Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географическая характеристика Убсунурской впадины
1.1 Географическое положение 7
1.2 Геологическое строение и рельефа 8
1.3 Высотное распределение основных типов рельефа 19
1.4 Основные черты климата 21
1.5 Гидрографическая характеристика 26
1.6 Почвенно-растительный покров 28
Глава 2. Современные длительновременные состояния геосистем впадины
2.1 Теоретическая основа концепции длительновременных состояний 35
2.2 Особенности высотно-ярусной структуры впадины 37
2.3 Однородность и вариативность высотных поясов 48
2.4 Влияние рельефа на пространственное распределение длительновременных состояний геосистем 53
2.5 Влияние экспозиции на пространственное размещение состояний геосистем 61
Глава 3. Климатические факторы дифференциации современных длительновременных состояний геосистем
3.1 Методика обработки метеорологической информации 67
3.2 Методика построения пространственных моделей полей климатических характеристик впадины 72
3.2.1 Приведение рядов наблюдений к единому высотному уровню...76
3.2.2 Выявление высотного и долготного градиентов изменения среднелетней температуры воздуха и количества осадков 78
3.2.3 Построение изолинейных моделей полей температур и осадков 86
3.3 Общие закономерности влияния тепло- и влагообеспеченности на распределение длительновременных состояний геосистем 93
3.4 Климатические конверты состояний геосистем 98
Глава 4. Оценка амплитуды площадных и высотных изменений высотно-ярусной структуры впадины при колебаниях климата 109
4.1 Сценарии изменения климатических условий и методика расчета вероятностных состояний геосистем 111
4.2 Оценка степени чувствительности геосистем впадины к среднепериодическим изменениям климата 114
Заключение 133
Список литературы 135
Приложение
- Геологическое строение и рельефа
- Особенности высотно-ярусной структуры впадины
- Методика построения пространственных моделей полей климатических характеристик впадины
- Оценка степени чувствительности геосистем впадины к среднепериодическим изменениям климата
Введение к работе
В современных научных исследованиях особое место занимает оценка региональных последствий глобальных климатических изменений. В горных условиях реакции на глобальные изменения климата проявляются быстрее, чем на равнинах. Актуальность учета географических факторов при разработке стратегии устойчивого развития в горах очевидна не только для специалистов, но и для широкой общественности. Учет огромного природно-рекреационного потенциала Алтая и прогноз его изменений представляет значительную сложность из-за труднодоступности и недостаточной изученности горных районов. Контрастность ландшафтных обстановок в горах и внутригорных котловинах Алтая делают их уникальным полигоном для решения задач оценки реакции ландшафтов на климатические изменения и для географического прогноза.
Убсунурская впадина, расположенная на границе России и Монголии, представляет собой межгорное понижение длиной 300 км при субмеридиональной ширине около 100 км, в западной части которого лежит горько-соленое озеро Убсу-Нур (урез воды 759 м). Впадина окружена горными хребтами, наиболее высокие (более 3,5 км) из них находятся в юго-западной части. Убсунурская котловина, значительная часть которой находится в пределах российско-монгольского биосферного заповедника, служит модельным объектом эколого-географических исследований уже более четверти века. Это объясняется достаточно компактным сочетанием на территории впадины большинства характерных для Внутренней Азии типов ландшафтов от полупустынь и эоловых песчаных равнин до гляциально-нивальных высокогорий. Накопленные знания о пространственном разнообразии ландшафтов Убсунурской впадины и истории их формирования позволяют исследовать факторы, влияющие на динамику природных обстановок, и рассмотреть механизмы действия этих факторов в современных условиях и будущем.
Целью настоящей работы было выявление ведущих природных факторов пространственной дифференциации геосистем и оценка вероятных амплитуд изменений ландшафтной структуры в горах и на днище котловины при возможных сценариях изменения климата на основе встречаемости геосистем на разных высотных уровнях при различных сочетаниях условий тепло- влагообеспеченности.
В рамках достижения поставленной цели решались следующие
задачи:
- разработка модели пространственного распределения геосистем впадины на основе оригинальных геоморфологической и ландшафтной карт (М 1:500 000) и цифровой модели рельефа впадины;
разработка сеточной модели с шагом 2 км полей основных климатических характеристик (среднелетняя температура воздуха, суммы активных температур, количество осадков за летний период, распределение значений гидротермического коэффициента Селянинова) для всей впадины с учетом высотных, долготных и широтных градиентов указанных характеристик;
количественный анализ структуры высотной поясности, ее однородности по высотным ступеням, склонам разных экспозиций, типам рельефа;
определение климатических «конвертов» основных состояний геосистем впадины, т.е. оценка интервалов климатических характеристик, оптимальных и лимитирующих пространственное положение геосистем;
оценка высотных и площадных изменений длительновременных состояний горных и котловинных ландшафтов при четырех сценариях изменения климата: потепление на фоне увеличения/ сокращения количества осадков и похолодание, сопровождающееся ростом/ сокращением количества осадков.
Теоретической основой для решения поставленных задач являются современные представления о длительновременных состояниях ландшафтов и о ландшафтно-экологических факторах, определяющих разнообразие ландшафтной структуры. Для использования названных концепций применялись методы ГИС-моделирования, статистического анализа (корреляционного, регрессионного, кластерного), а также тематического (ландшафтного, геоморфологического, климатического) картографирования.
В работе были использованы данные режимных наблюдений на сети гидрометеорологических станций и постов на территории России и Монголии (данные по 15 станциям, охватывающие период наблюдений с 1961 по 1990 гг.), для решения задач картографирования использовались данные дистанционных съемок (аэро- и космоснимки) на данную территорию. Кроме того, для разработки модели ландшафтной структуры использовались результаты многолетних (с 1990 -х гг.) полевых исследований Центрально-Азиатской экспедиции Санкт-Петербургского госуниверситета, в которых принимала участие и автор предлагаемой работы. Тематическим картографированием (М 1:500 000) была охвачена площадь около 70 тыс. км". Оценки связей между климатом и состояниями ландшафтов, а также расчет реакций почвенно-растительного покрова при разных сценариях климатических изменений выполнены для сеточной модели впадины в 17,5 тысячах узлов сетки.
В итоге проведенных исследований были получены следующие результаты, которые и составляют основные защищаемые положения диссертации:
1. Количественный анализ пространственного распределения геосистем выявил, что в ландшафтной дифференциации впадины
ведущую роль играет рельеф: гипсометрический фактор, тип рельефа, литология поверхности, экспозиция,
2. Предложенная методика сравнения встречаемости геосистем на
разных высотных уровнях способствует объективизации выделения
высотных поясов, С помощью статистических методов проведен анализ
однородности ландшафтной структуры гипсометрических уровней.
3. В горных котловинах реалистичное отражение
пространственного распределения основных климатических
характеристик возможно только с учетом всего комплекса высотно-
экспозиционных и широтно-долготных особенностей территории. В
этом случае появляется возможность построения изолинейных полей
метеопараметров, пригодных для среднемасштабного ландшафтно-
климатического моделирования.
3. Каждая группа состояний геосистем характеризуется
определенными интервалами климатических параметров,
благоприятными для их функционирования, и значениями,
лимитирующими их пространственное распространение. Наиболее
широкая эколого-климатическая ниша присуща степным геосистемам.
Наиболее заметные изменения высотно-ярусной структуры впадины возможны при потеплении на фоне иссушения и при похолодании, сопровождающемся увеличением количества осадков.
Максимальная амплитуда высотно-площадных изменений при климатических колебаниях вероятна для луговых, полупустынных и тундровых состояний геосистем. Самыми консервативными к возможным колебаниям климата являются псаммофитные и петрофитные состояния геосистем и совокупность степных состояний.
Научной новизной работы является количественный анализ высотно-ярусной структуры впадины, на основе которого выявлены особенности распределения современных состояний геосистем в зависимости от высоты, форм рельефа и экспозиции. Кроме того, созданы модели пространственного распределения по всей впадине полей среднелетней температуры воздуха, сумм активных температур, сумм атмосферных осадков летнего периода и коэффициентов увлажнения для летнего периода, на основе которых для этого региона установлены связи состояний геосистем с основными климатическими характеристиками. Впервые количественно оценены возможные высотно-площадные изменения ландшафтной структуры впадины при различных сценариях колебания климата, основанные на встречаемости современных состояний в различных диапазонах значений метеопараметров.
Теоретическая значимость работы заключается в том, что она развивает концепцию состояний геосистем применительно к задачам моделирования ландшафтной структуры при климатических колебаниях. Полученные результаты могут быть использованы в разработках стратегий сбалансированного (устойчивого) развития горных регионов
юга Сибири, а также при организации наблюдений в биосферных заповедниках в горах.
Результаты проведенных исследований докладывались на международной монтологической конференции «Состояние и развитие горных систем» в Санкт-Петербурге (2002 г.), на XII съезде Русского Географического Общества в Кронштадте (2005 г.), на IV международном симпозиуме «Степи севера Евразии» в Оренбурге (2006 г.), на научной сессии факультета географии и геоэкологии СПбГУ, а также на IX международном симпозиуме «Экосистемы Центральной Азии» в Кызыле (2008 г.) и на конференции факультета географии и геоэкологии СПбГУ в 2008 г.
Диссертация состоит из четырех глав, введения, заключения и приложения, содержит 56 рисунков и 35 таблиц. Список литературы включает более 50 наименований.
В первой главе дается физико-географическая характеристика
района исследований с детальным рассмотрением особенностей
распределения основных форм рельефа по высоте, подробная
характеристика климата и особенностей режима увлажнения территории, охваченной стационарными метеонаблюдениями. Во второй главе приведен анализ высотно-ярусной структуры впадины, выявлены особенности высотных поясов, получены количественные оценки связи состояний геосистем с типами рельефа и экспозицией макросклонов. В третьей главе описывается методика приведения метеоданных и построения изолинейных полей распределения важнейших климатических показателей по всей впадине с учетом высотно-широтно-долготных особенностей территории. Кроме того, выявлены диапазоны значений метеопараметров, в пределах которых наблюдаются оптимальные условия для каждой группы состояний геосистем, а также лимитирующие их. В четвертой главе приводятся расчеты возможных изменений площадей групп состояний геосистем при четырех наиболее вероятных сценариях климатических колебаний в целом и по высотным ступеням для варианта потепления на фоне уменьшения атмосферных осадков и похолодания с одновременным ростом атмосферного увлажнения.
Геологическое строение и рельефа
Территория котловины озера и бассейна питающих его водотоков характеризуется длительным - от докембрия до кайнозоя - развитием. Восточное и юго-восточное складчатое обрамление котловины представлено выходами докембрийского фундамента, нижний этаж которого сложен различными метаморфическими породами (гнейсами, сланцами, железистыми кварцитами, графитсодержащими мраморами и др.). На них залегают разнообразные по составу и степени метаморфизма породы: полевошпатовые сланцы, кварциты, мраморы, прослойки песчаников и покровы вулканитов. Для метаморфитов нижнего структурного этажа нагорья Сангилен уран-свинцовым методом определен абсолютный возраст вмещающих пород в 1080 млн.лет, а возраст толщ базальных конгломератов более верхнего рифейского этажа определен в 823 млн.лет [51].
С запада к выходам докембрийских образований примыкают стратифицированные толщи океанического этапа развития территории, которая к началу кембрия разделилась на островодужные (Таннуольская и Ханхухейская) и окраинно-морскую (Озерная) зоны. В среднем -позднем кембрии в контурах Чулышманской, Кобдорской и Западно-Саянской зон продолжал существовать реликтовый океанический бассейн, по восточной периферии которого, включая Убсунурский геоблок, появилась суша с межгорными впадинами. Завершающая стадия геосинклинально-складчатого этапа сопровождалась мощным магматизмом. Абсолютный возраст гранитоидов геоантиклинальных поднятий - 420-460 млн.лет [51].
В ордовике-силуре существовали остаточные морские бассейны с межгорными впадинами и прогибами. В девоне завершается преобразование океанической коры в континентальную. Мощный вулканизм и магматизм характеризовал континентальный этап развития региона. Трансгрессия моря в западной и северо-западной частях рассматриваемого геоблока привела к накоплению терригенно-сланцевой и глинисто-карбонатной толщ, содержащих фауну брахиопод, кораллов и мшанок. Последующий орогенез сократил зеркало мелководного морского бассейна, и в лагунах Цаганшибэтинского и Таннуольского бассейнов в условиях аридного климата накапливались каменные соли и гипсы. В позднем девоне в Таннуольской зоне шло накопление грубообломочных толщ, содержащих разнообразные руды (золото-серебряные, медно-молибденовые, литиевые и др.), а отложения Хархиринской зоны содержат радиоактивные руды. В каменноугольном периоде в целом проходила стабилизация Убсунурского геоблока и прилегающих территорий в обстановке континентального режима с образованием угленосных грубообломочных горизонтов. В то же время в результате тектономагматической активизации Монгольского Алтая появляется комплекс малых интрузий базальтоидного состава (базальтовые покровы Хархиринского блока).
Тектоническая стабилизация триасового периода подчеркивается отсутствием стратифицированных толщ этого времени. Возобновившиеся в юре горообразовательные процессы обусловили возникновение обширных заболоченных межгорных впадин и котловин. Юрские отложения, представленные чередованием конгломератов, песчаников и песчано-глинистых сланцев общей мощностью несколько сотен метров, выступают вдоль южного склона хр. Хан-Хухий [19]. В бассейне р. Саглы, на перевале Улан-Даба и других местах обнаружены выходы поздней юры - раннего мела — красноцветные гравийно-песчано-глинистые отложения.
Наличие в меловых отложениях межгорных впадин Котловины Больших Озер захоронений остатков хищных и травоядных динозавров, обилие остатков черепах и крокодилов говорят о том, что Центральная Азия в то время представляла собой страну с мягким влажным климатом, способствовавшим развитию богатого растительного и животного мира [19]. Отсутствие меловых отложений в Убсунурской котловине, видимо, свидетельствует об очень интенсивном воздымании окружающей территории, что привело к активизации экзогенных процессов и расчленению всхолмленной поверхности пенеплена. Неравномерность движений земной коры, скорее всего на фоне расширяющейся поверхности Земли, приводила не только к вертикальным и горизонтальным искривлениям поверхности, но и к разрывам. Наибольшее отставание территории Убсу-Нура в общем поднятии происходило в конце палеогенового - начале неогенового времени. Красноцветно- зеленоцветные отложения этого периода мощностью порядка сотен метров формировались в межгорной обстановке в основном в водной среде временных и постоянных водотоков и озер.
Наблюдаемый в настоящее время облик впадины сформировался к концу неогена - началу плейстоцена. К этому времени уже сформировались основные возвышения и понижения, включая долинное расчленение горных склонов, что подтверждается распространением в речных долинах плейстоценовых желто-буроцветов, в которые иногда врезан плейстоцен-голоценовый террасово-пойменный комплекс [19]. Мощность кайнозойских отложений в северо-западной части котловины по данным бурения и электрозондирования достигает 900 м, южнее г.Улангом - 500 м, в районе оз.Шара-Нур - около 600 м, а в наиболее погруженных участках рассчитанная по данным глубинного зондирования их мощность достигает 2000 м [51].
Котловина Больших Озер приурочена к крупной зоне опускания, расположенной между Цаган-Шибэтинским глубинным разломом на западе и Дзабханским на востоке. Среди разломов преобладают системы меридионального (например, Хархиринская), широтного (Таннуольская), северо-восточного (Убсунур-Бийхемская) направлений. Наибольшей тектонической активностью обладает Убсунур-Нарингольский геоблок, ограниченный на юго-востоке системой разломов Агардагской зоны, на севере - Южно-Таннуольским разломом, на северо-западе -продолжением Убсунур-Бийхемского разлома, а на юге - западным окончанием Ханхухейского разлома. Северный край этого геоблока испытывает погружение с нарастающей в последние десятилетия интенсивностью (0,4-2,0 см/год), а южный - воздымание [51]. Свидетельством современной тектонической активности блока являются многократные, зачастую катастрофические (10-12 баллов) землетрясения (Хангайское, Урэнгнурское, Западно-Таннуольское и др.). В 1905 г. на юго-востоке котловины в истоках р. Тэсийн-Гол и ее притока Джарантайн-Гол возникла трещина, местами имеющая вид зияющего рва, которая прослеживается на сотни километров к восточным отрогам хр. Хан-Хухий. Она была омоложена Гоби-Алтайским землетрясением 1957 г. Большое число смещений по разломам отмечено в центральной части Убсунурской впадины: склоны хр. Агар-Даг - Тайга, правобережье р. Турамсаны-Гол, долина р. Хандагайты, сейсмообвал на западном склоне хр.Хан-Хухогийн-Нуру, подпрудивший левобережный приток р.Хархира и образовавший озеро Хух-Нур и др. Эпицентром 6-балльного (по 12-балльной шкале) землетрясения, произошедшего 16 ноября 1990 г. был район пос. Южный Торгалык. Проявления сейсмической активности выражены в рельефе не только следами землетрясений и перемещений по разломам, мобильность блока подчеркивают перехваты речной сети (р. Нарийн-Гол и др.), подтопление северного берега оз.Убсу-Нур. Современные подвижки по разломам хорошо фиксируются на аэроснимках [33].
Особенности высотно-ярусной структуры впадины
Количественный анализ пространственной дифференциации геосистем впадины и выявление связей их состояний с высотно экспозиционными, геоморфологическими, геологическими особенностями днища котловины и горного обрамления проводился на базе цифровой модели рельефа с разрешением 4 км" (сетка, в узлах которой определялись различные характеристики, имела шаг 2 км). При рассмотрении современных длительновременных состояний геосистем было выделено десять типов, таксономически примерно соответствующих группам урочищ: 8 из них были выделены по доминирующим растительным сообществам (гляциально-нивальные геосистемы условно включены в группу горно-тундровых), отдельно рассматривались озерные и аграрно-природные геосистемы. Краткая обобщенная характеристика групп длительновременных состояний геосистем приведена ниже.
1 — Горно-тундровые и кобрезиевые пустотные, в том числе гляциально-нивальные состояния геосистем, занимающие 6,6 % площади впадины, представляют собой чередование разнообразных (каменисто лишайниковых, лишайниково- дриадовых, мохово-осоково-кобрезиевых и др.) тундр в сочетании с ерниками, разнотравными осочниками и остепненными кобрезниками. Небольшие по площади гляциально нивальные геосистемы (ледники и снежники в сочетании с каменистыми россыпями и скальными выходами, практически лишенными растительности, кроме мхов и лишайников) встречаются выше 3000 м, где повсеместно распространена многолетняя мерзлота.
2 — Кедрово-лиственничные лугово-лесные, в том числе остепненные лиственничные состояния геосистем в совокупности занимают 13 % площади впадины. Лиственничные и кедрово лиственничные травяно-зеленомошные леса на мерзлотно-таежных торфянисто-глеевых почвах в подгольцовом поясе сменяются мохово лишайниковым и ерниковым редколесьем. На южных склонах горная тайга сочетается с разнотравно-злаковыми лугами (с вейниками, геранями, манжетками, купальницей и др.). Парковые разнотравно-злаковые и кустарниковые остепненные лиственничники на дерново-таежных почвах чередуются с тырсово-мелкодерновинными степями.
3 - Елово-лнственничные, в толі числе долинные лугово-лесные состояния геосистем, занимающие более 4 % площади впадины, представлены еловыми и елово-лиственничными разнотравными лесами на кислых глееватых и мерзлотных почвах в сочетании с осоковыми закустаренными лугами на лугово-болотных, иногда оглеенных почвах, а также долинными мелколиственными (преимущественно тополевыми) лесами на аллювиальных, иногда заболоченных почвах.
4 - Степные состояния геосистем занимают почти половину площади впадины. Широкое распространение каменистых и засоленных субстратов обусловливают значительную мозаичность контуров и существенное разнообразие степных состояний, которые можно объединить в следующие группы:
Псалшофитные состояния геосистем представляют собой сочетание незакрепленных песков и разреженных травяно-кустарниковых (в основном караганниковых) сообществ на несформировавшихся песчаных почвах. Разреженные лиственничники урочища Цугер-Элисс в сочетании с ковыльно-типчаковыми и полынно-злаковыми степными сообществами окружены перевеваемыми песками, практически лишенными растительного покрова.
Полупустынные состояния геосистем (более 2 % площади впадины) объединяют змеевково-ковыльные, нанофитоново-ковыльковые и ковыльковые группировки на серо-бурых и бурых засоленных почвах. Широко распространены холодно-полыннно-прутняковые сообщества, чередующиеся с солончаковыми лугами на бурых почвах и галофитно-тарово-злаковыми полупустынями на солончаковых почвах. 8 — Долгшио-луговые, в том числе солончаковые состояния геосистем, занимающие примерно 1/10 часть впадины, представлены осоковыми и разнотравно-злаково-осоковыми лугами на аллювиальных луговых и лугово-болотных почвах в сочетании с солончаковыми лугами на лугово-солончаковых почвах, а также дельтовыми тростниково-крупнотравными зарослями на болотных почвах.
Аграрно-природные состояния геосистем, возникшие в результате земледельческой и ирригационной деятельности, расположены в основном в выровненной части днища котловины восточнее Убсу-Нура.
Озерные геосистемы, представляющие собой замыкающие звенья лимно-гляциальных комплексов, начинающихся от ледниковых высокогорий, занимают около 5 % площади впадины, подробно рассмотрены в работах Ю.П.Селиверстова и Д.В.Севастьянова [32].
Ландшафтный облик впадины по всему вертикальному профилю определяется степными состояниям (почти 35 тыс. км"), причем на высоте 2000 - 2200 м их площадь составляет 7 тыс. км2. Лесные состояния встречаются в большом высотном диапазоне: кедрово-лиственничные, в том числе остепненные лиственничные (более 9300 км") от 1200 до 2600 м, елово-лиственничные вместе с пойменными мелколиственными, занимающие около 3 тыс. км2 - от 800 до 2200 м. На высотах 1600 - 1700 м появляются тундровые состояния (4,6 тыс. км2), максимальное распространение которых приурочено к высотному интервалу 2000 - 2200 м, выше которого они становятся доминирующими. Луговые состояния, занимающие примерно 1/10 часть впадины, преимущественно сосредоточены на днище впадины и в дельтах крупных рек.
Методика построения пространственных моделей полей климатических характеристик впадины
Расположение большей части метеостанций в крупных межгорных долинах и котловинах делает их не вполне репрезентативными для характеристики региональных условий, в том числе для анализа климатических особенностей среднегорий и высокогорий, так как на термические условия котловин сильное влияние оказывают мощные зимние инверсии температур, а в распределении осадков проявляются эффекты барьерных теней и подножий. Поэтому была предпринята попытка создания модели пространственного распространения полей основных климатических характеристик с учетом высотного, широтного и долготного изменения температуры воздуха и количества осадков во всей впадине, включая склоны горного обрамления, лишенные достоверных данных вследствие отсутствия метеостанций. Блок-схема последовательности создания пространственной модели распределения основных климатических характеристик впадины. Изменение с высотой основных термических показателей отражаются линейными зависимостями. В центральной и западной частях котловины, лежащих ниже 1200 м, среди ел етняя температура воздуха варьирует в пределах 17,7- 20,1 С. Летние температуры на станции Эрзин (16,6 С), расположенной на высоте 1100 м, более близки по значениям к группе станций в восточной низкогорной части (до 1400 м) котловины. Выше 1700 м среднелетние температуры опускаются с 15 С в Цаган-Хайрхане до 12 С в Мугуре. Выявлен вертикальный градиент среднелетней температуры воздуха, равный 6,5 С на 1000 м (рис.25). Довольно высокий, статистически значимый коэффициент корреляции г = - 0,89 позволяет с относительно большой степенью достоверности экстраполировать значения среднелетней температуры воздуха для тех районов впадины, которые не охвачены метеорологическими наблюдениями.
Помимо среднелетних температур воздуха, изменение с высотой суммарных значений температур воздуха выше 10 С, 5 С и 0С в исследуемой впадине также может быть отражено линейными зависимостями (табл.14). В приводимой таблице представлены вертикальные градиенты сумм температур воздуха (коэффициенты регрессии в уравнениях связи термических показателей с высотой, умноженные на 100), диапазон изменений сумм температур и полученные значения коэффициентов корреляций. Следует подчеркнуть, что все коэффициенты корреляции оказались статистически значимыми, что позволяет допустить схожую тенденцию изменения термических показателей для всей исследуемой территории.
Расположение метеостанций и постов в различных физико-географических условиях делает не вполне корректными обобщения о характере изменений термических показателей в пределах впадины, поэтому значения сумм средних многолетних температур выше основных термических рубежей для рассматриваемых метеостанций были приведены к единой высоте - 1200 м - усредненной высоте метеостанций, по которым имеются фактические данные.
Процедура приведения сумм температур выше указанных термических рубежей к единому высотному уровню сводилась к нахождению разницы в высоте между высотой расположения метеостанции и 1200 м, которая умножалась на коэффициент регрессии в уравнениях связи сумм температур с абсолютной высотой местности (табл. 14).
На большей части впадины значения сумм активных температур воздуха, приведенных к усредненной высоте, превышают 2000С, за исключением низкогорий к югу от Убсу-Нура и среднегорий на востоке исследуемого района, где даже на южных склонах Сангилена Е 10 С меньше 1900С (рис. 27). Максимальные значения (более 2900 С, Тургэн) рассчитанных для единой высоты сумм активных температур приурочены к юго-западной части впадины - внутригорной котловине, оконтуренной массивами Тургэн, Хархира и Цаган-Шибэту. Также заметным повышением значений сумм активных температур отличаются северные и северо-восточные склоны поднятия Хан-Хухий. О 50 100 километры
Различия между западной и восточной частями впадины в теплообеспеченности частично может быть объяснены повышенной облачностью к востоку от Убсу-Нура, где выпадает максимальное количество атмосферных осадков. Более подробно связь теплообеспеченности различных частей впадины с летними осадками рассмотрена далее.
Внушительные размеры днища котловины с незначительными высотными перепадами не объясняют довольно существенной разницы среднелетних температур воздуха, наблюдаемых на метеостанциях, расположенных примерно на одной высоте над уровнем моря. Например, летняя температура воздуха в Сагиле, расположенном в западной части котловины на высоте 1140 м, примерно на 2С выше, чем в Дзун-Гоби, расположенном к юго-востоку от Убсу-Нура на высоте 1050 м. Шестикратное по сравнению с Сагилом увеличение летних осадков в Дзун-Гоби приводит к более низкой среднелетней температуре воздуха, несмотря на то, что абсолютная высота Сагила почти на сто метров больше. В среднегорье почти троекратное превышение летних осадков в Мугуре над Цаган-Хайрханом отражается в более низких (примерно на 3 С) среднелетних температурах воздуха в Мугуре.
В летний период, когда выпадает основное количество годовых осадков, наблюдается довольно четкая связь «температура воздуха -количество осадков». Увеличение облачности затрудняет проникновение солнечных лучей, что в свою очередь ведет к более низким значениям температуры воздуха. Поэтому была проведена попытка выявления связи температурных показателей с количеством атмосферных осадков за лето. Для этого в уравнение регрессии среднелетней температуры воздуха с высотой вида у = -0,0065 х+25,153, где х - высота, у - среднелетняя температура воздуха, подставлялись значения высоты для каждой станции, в результате чего были получены значения среднелетней температуры по уравнению регрессии (Г- регрессионная). Сравнив полученные значения с реальными, были посчитаны разницы (отклонения) между реальными значениями среднелетней температуры и регрессионными. Затем проводилась корреляция отклонений температур с осадками за лето. Оказалось, что наблюдается снижение средней летней температуры воздуха примерно на 2 С на каждые «дополнительные» 100 мм осадков за лето (рис.28). Следует сделать оговорку, что подобным образом корректно сравнивать лишь метеостанции, находящиеся приблизительно в одном высотном интервале.
Оценка степени чувствительности геосистем впадины к среднепериодическим изменениям климата
Для каждого из четырех сценариев изменения климата рассчитывалась вероятностная площадь геосистем. Она получалась путем умножения1 площади прогнозной графы ГТК на встречаемость (в долях единицы) данной группы геосистем при современном состоянии климата для каждого интервала ГТК. В конечном итоге полученные площадные оценки для каждой градации суммировались.
Для количественного выражения степени чувствительности групп состояний геосистем к изменениям климата был введен показатель абсолютной изменчивости (сі), представляющий собой среднее значение по модулю изменения площади каждой группы состояний при всех четырех сценариях (табл.34).
Согласно расчетам, наиболее чувствительными к климатическим изменениям являются полупустынные, долинно-луговые и тундровые состояния (показатель абсолютной изменчивости этих групп состояний геосистем варьирует от 20 до 35). Площадь полупустынных состояний может существенно увеличиться при колебаниях климата, связанных с уменьшением количества осадков: примерно на треть при похолодании и особенно сильно, почти на 70 % при развитии сценария потепления. Схожая реакция на изменения климата вероятна и для долинно-луговых, в том числе солончаковых состояний: при сокращении количества летних осадков их площадь увеличится (на 20 % при похолодании и на 40 % при потеплении), а при росте атмосферного увлажнения, наоборот, уменьшится (на 10 % при потеплении и на четверть при похолодании). Горно-тундровые (в том числе гляциально-нивальные и кобрезиевые пустошные) состояния геосистем, согласно расчетам, существенно изменятся по площади лишь при втором (сократятся на 40 %) и третьем (увеличатся на 32 %) климатическом сценарии, а при потеплении с одновременным ростом осадков и при похолодании с одновременным иссушением практически сохранят свои размеры.
Достаточно высокой степенью изменчивости характеризуются лесные состояния (показатель абсолютной изменчивости для разных типов лесов варьирует от 9 до 18). Для лиственничных состояний в целом характерно увеличение площадей при росте увлажнения, а при иссушении - сокращение. Кедрово-лиственничные состояния геосистем при похолодании, сопровождающемся ростом количества атмосферных осадков увеличатся на 10%, а при уменьшении осадков сократятся на 13%. Остепненные лиственничные состояния значительно (на 20%) сократятся при потеплении на фоне иссушения, при похолодании и одновременном росте атмосферных осадков их площадь может увеличиться на 20%. Елово-лиственничные состояния геосистем по своей реакции на климатические колебания похожи на горно-тундровые, только с меньшей амплитудой изменения площадей: при потеплении, сопровождающемся сокращением осадков, они сократятся на 30 % и на 10%, если осадки увеличатся, а при похолодании увеличатся на 20 %, если осадки вырастут и на 13 %, если осадки сократятся. Долинно-мелколиственные лесные состояния, аналогично лиственничным, увеличатся по площади при росте атмосферного увлажнения и уменьшатся при сокращении осадков, только с большей амплитудой. Рост летних температур будет способствовать существенному увеличению площадей тополевых и березовых лесов (до 13 %).
Общая площадь степных состояний изменится мало при любом климатическом сценарии (показатель абсолютной изменчивости самый низкий во впадине - 1,6) что может быть объяснено их огромной экологической амплитудой. Однако следует сделать оговорку, что низкие значения показателя абсолютной изменчивости вовсе не означают неизменности вертикальных границ разных видов степей и их площадей по высотным ступеням. Далее в работе, при подробном рассмотрении изменения структуры высотных поясов при похолодании на фоне увеличения осадков и потеплении на фоне сокращения осадков, будут показаны предполагаемые изменения площадей степных состояний на разных высотных уровнях.
Петрофитные состояния, наличие которых обусловлено в первую очередь литолого-геоморфологическими особенностями поверхности, тем не менее, при увеличении осадков на фоне понижения температуры воздуха могут сократиться на 10 % от современной площади. Псаммофитные состояния увеличатся при потеплении, сопровождающемся сокращением осадков на 8 %, и уменьшатся на 16 % при похолодании, сопровождающемся увеличением влажности. Кроме того, вероятны значительные колебания площадей петрофитных и псаммофитных сообществ по высотным интервалам при различных сценариях изменения климата.
Так как различные группы геосистем существенно отличаются по площади, то можно говорить об их разном «вкладе» в общую ландшафтную структуру впадины. Поэтому был введен показатель относительной изменчивости групп состояний геосистем (с), рассчитанный по формуле: d- абсолютная изменчивость группы состояний геосистем (/), S0 - площадь всех геосистем (без аграрных и озерных), Si - площадь каждой группы геосистем (/).
Суммарное значение показателя относительной изменчивости (табл.34) составляет 8,1. Эта величина представляет собой средневзвешенную по площадям величину абсолютной изменчивости геосистем. Только для трех групп состояний геосистем (степных, петрофитных и псаммофитных) величина изменчивости меньше средневзвешенной.
С учетом площадей, занимаемых каждой группой геосистем, наибольшей изменчивостью при колебаниях климата характеризуются долинно-луговые и чуть меньше - горно-тундровые состояния. Средняя степень изменчивости характерна для степных, кедрово-лиственничных и полупустынных состояний, а наименьшая - для псаммофитных и особенно петрофитно-разнотравных (относительная изменчивость 0,4 и 0,1 соответственно).
Обращает на себя внимание расхождения показателей относительной (с) и абсолютной изменчивости (ЙГ) для петрофитных, псаммофитных и степных состояний геосистем. Высокий показатель относительной изменчивости степных состояний при практически неизменной общей площади степей при любых климатических колебаниях свидетельствует о том, что возможны значительные смещения высотных границ распространения степных состояний в целом и, как следствие, изменения площадей различных вариантов степных состояний.
