Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Физико-географическая характеристика высокогорной аксай-чатыркульской впадины и хребта ат-баши и история исследования региона 8
1.1. Орография и основные черты геологического строения 8
1.2. Климатические особенности региона 11
1.3. Гидрологическая сеть (реки, озера) 15
1.4. Современное оледенение и многолетняя мерзлота 18
1.5. История физико-географических исследований региона 19
ГЛАВА 2. Закономерности изменения климата аксай-чатыркульской впадины и хребта атбаши по инструментальным и дендрохронологическим данным 26
2.1. Изменения температур воздуха, количества осадков и гидротермического коэффициента
Селянинова 26
2.2. Вертикальный градиент температуры воздуха и осадков 38
2.3. Реконструкция гидротермических показателей по дендрохронологическим данным 41
2.3.1. Дендрохронологический анализ радиального прироста ели Шренка и его динамика 41
2.3.2. Климатический сигнал в региональной древесно-кольцевой хронологии ели Шренка 52
2.3.3. Реконструкция изменения количества летних осадков 57
ГЛАВА 3. Структура и динамика высотной ландшафтной поясности хребта атбаши и режимов природопользования в регионе 63
3.1. Структура высотной ландшафтной поясности северного и южного склонов хребта Ат-Баши и ее климатическая характеристика 63
3.2. Динамика границ высотных ландшафтных поясов хребта Ат-Баши 73
3.3. Динамика использования земель высокогорной Аксай-Чатыркульской впадины и хребта Атбаши с 1980 по 2010 гг 76
Заключение 85
Литература 86
- Гидрологическая сеть (реки, озера)
- История физико-географических исследований региона
- Реконструкция гидротермических показателей по дендрохронологическим данным
- Динамика границ высотных ландшафтных поясов хребта Ат-Баши
Введение к работе
Актуальность исследования. В настоящее время исследование динамики
геосистем на фоне современных естественных и антропогенных изменений
является одной из важнейших задач географии. Высокогорные ландшафты
являются особенно чувствительными к таким изменениям. При этом динамика
использования земель также является актуальной проблемой для высокогорной
Нарынской области Кыргызской Республики, где животноводство является
традиционной ведущей отраслью сельского хозяйства. Отдаленные горные
районы Внутреннего Тянь-Шаня остаются на настоящий момент
малоизученными.
Объектом данного исследования являются высокогорная впадина Аксай-Чатыркуль и хребет Ат-Баши, обрамляющий ее с севера, которые расположены в южной части Внутреннего Тянь-Шаня. Впадина лежит на абсолютных высотах 3100-3600 м над уровнем моря, средние высоты обрамляющих впадину хребтов достигают 4100-4400 м.
Цель диссертационной работы заключается в выявлении особенностей современного состояния и динамики высокогорных геосистем Аксай-Чатыркульской впадины и хребта Ат-Баши под влиянием региональных изменений климата и антропогенных факторов за последние несколько десятилетий. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Выявить региональные особенности изменения климата на основе анализа временных рядов температур воздуха и сумм осадков по данным метеорологических станций.
-
Выполнить реконструкцию основных гидрометеорологических параметров на основе анализа связи между приростом годичных колец ели Шренка и инструментальными данными.
-
Охарактеризовать современную структуру высотной поясности ландшафтов южного и северного склонов хребта Ат-Баши и выявить ее динамику с 1960 по 2016 гг.
-
Проанализировать современное состояние и динамику использования земель высокогорной Аксай-Чатыркульской впадины и хребта Атбаши за последние несколько десятилетий под влиянием климатических и антропогенных факторов.
Фактический материал. В основу работы положены данные полевых
наблюдений 2014-2016 гг. Также использовались различные тематические карты
масштаба 1:500000 (1978-1980 гг.), составленные научно-исследовательским и
производственным центром «Природа» ГУГК, карта мониторинговых
наблюдений за состоянием пастбищ Нарынской области (2010 г.), составленная
Государственным проектным институтом «Киргизгипрозем», и
топографические карты масштабов 1:1000000 и 1:200000. При исследовании изменения климатического режима региона использовались временные ряды среднемесячных, среднегодовых температур воздуха и годовых сумм осадков по данным наблюдений метеостанций за период 1930-2015 гг. Метеорологические и гидрологические данные предоставлены Агентством по гидрометеорологии при МЧС Кыргызской Республики «Кыргызгидромет». Данные метеостанций Китайской Народной Республики Кашгар и Акчи взяты с сайта rp5.ru. Кроме этого, в работе использованы среднемесячные значения расходов воды по данным гидрологических постов Жангиз-Тал и Ача-Каманды (р. Ат-Баши). Статистические данные о поголовье скота по Ат-Башинскому району за период 1980-2014 гг. предоставлены Национальным статистическим комитетом Кыргызской Республики. Для дендрохронологического анализа использованы керны ели Шренка (Picea Schrenkiana), отобранные в ходе полевых экспедиционных работ в 2015-2016 гг. на 9 площадках с 120 деревьев в верхних, нижних и срединных частях лесных массивов. В работе также были космические снимки Landsat 2016 г. с пространственным разрешением 30 м.
Методы исследования. В работе применены традиционные методы
физико-географических исследований: описательный, сравнительно-
географический, ландшафтное профилирование, картографический. Также использованы статистический и дендрохронологический методы. Оцифровка и анализ картографических материалов и космических снимков проводились в программе ArcGIS 10.1. В программе STATISTICA 8 выполнен корреляционный и регрессионный анализ метеорологических и дендрохронологических данных. Измерение ширины годичных колец ели проводилось на полуавтоматической установке Lintab 6 с точностью 0,01 мм. Дендрохронологический анализ выполнялся с использованием программ Tsap-Win Professional, Cofecha и Arstan по общепринятым методикам. Графики построены в программе OriginPro 8.5.1.
Личный вклад автора состоит в сборе фактических материалов, в том числе во время полевых работ, обработке и анализе картографических данных, статистической обработке климатических и дендрохронологических данных.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые за последние
годы проведены комплексные исследования современного состояния и
динамики геосистем высокогорной впадины Аксай-Чатыркуль и хребта Ат-
Баши. Статистический анализ метеорологических рядов позволил оценить
пространственно-временные изменения современного климата в регионе
исследования. Полученные вертикальные градиенты средней летней
температуры и годовых сумм осадков, с учетом абсолютных высот расположения метеостанций и границ высотных ландшафтных поясов позволили дать климатическую характеристику каждого высотного пояса хребта Ат-Баши. Впервые на основе дендрохронологических данных сделана реконструкция осадков летнего периода с 1984 по 2015 г., выявлена цикличность в их изменении. На основе разновременных карт и полевых наблюдений дана оценка пространственного распределения и изменения площади пастбищ с 1980 по 2010 г.
Практическая значимость. Результаты работы можно использовать при разработках моделей устойчивого развития региона, в мониторинговых исследованиях динамики геосистем для прогнозирования возможных изменений под действием климатических и антропогенных факторов.
Основные защищаемые положения:
-
В регионе с 1930 по 2015 г. выявлен рост среднегодовых температур воздуха на 1,2 - 2,1 С. Наиболее интенсивный рост температуры наблюдается в зимний период, наименьший – в летний сезон. В изменении количества осадков ярко выраженной тенденции не обнаружено.
-
Определяющими факторами радиального прироста ели Шренка в хребте Ат-Баши являются климатические условия предыдущих летних сезонов. Наличие значимой корреляционной связи с летними осадками позволило выполнить их реконструкцию в регионе с 1884 г. и подтвердить их слабый положительный тренд за более длительный период.
-
Выявленные тенденции изменения климата недостаточны для заметного смещения высотного положения поясов. Для каждого высотного пояса определены диапазоны климатических характеристик.
-
С 1980 по 2010 г. выявлена общая тенденция сокращения площади пастбищ, вызванная сменой режимов природопользования в регионе.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на XXIII международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2016» (Москва, 2016), Всероссийской молодежной конференции с международным участием «Географические исследования молодых ученых в регионах Азии» (Барнаул, 2016). По теме диссертации опубликовано 5 работ из них 2 статьи в журналах из списка, рекомендованного ВАК.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Список литературы включает 140 наименований, 28 из которых – на иностранном языке. Общий объем работы составляет 107 страниц, включая 33 рисунка, 22 таблицы и 2 приложения.
Гидрологическая сеть (реки, озера)
В структурном отношении высокогорная впадина образует единую Аксай-Чатыркульскую мегасинклиналь. Границы синклинали на севере проходят по подножиям Ат-Башинского хребта, на юге - по подножиям Какшаальского хребта. Чатыркульская котловина отделена от Аксайской впадины невысокой слабоволнистой водораздельной перемычкой Кекайгыр. Геологическое строение Аксай-Чатыркульской впадины и хребта Ат-Баши довольно сложное. Из древних пород здесь встречаются палеозойские, верхнесилурийские, девонские, меловые и палеоген-неогеновые отложения. Древние породы перекрыты слоем четвертичных отложений различной мощности, которые являются основными почвообразующими породами.
Палеозойские отложения широко развиты на южных склонах хребтов Ат-Баши, Жаны-Жер, на северном склоне хребта Какшаал, а также Сары-Белес, Кек-Кыя. Они представлены известняками, сланцами, песчаниками и алевролитами.
Мезозойские отложения в районе имеют ограниченное распространение. Они развиты в хребте Торугарт, в бассейне рек Орто-Суу, Сары-Иймек, Кызыл-Суу и на южном побережье озера Чатыркуль. Здесь юрско-меловые породы представлены небольшими участками конгломератов, красноцветными брекчиями, аргилитами, алевролитами и песчаниками.
Палеогеновые красноцветные комплексы главным образом представлены глинами, песчаниками, конгломератами, алевролитами. Они широко развиты по правому притоку р. Западный Аксай. Неогеновые толщи развиты на южном склоне Ат-Башинского хребта между реками Кен-Суу и Кош-Караташ, Джол-Богошту и Кында, а также встречаются небольшими участками в долине р. Западный Аксай.
Днища высокогорной Аксай-Чатыркульской впадины, а также значительные их обрамляющие части заняты сплошным покровом четвертичных отложений, которые определяют развитие и формирование современных ландшафтов. Также они встречаются на южном склоне хребта Ат-Баши, Жаны-Жер, на северном склоне хребта Какшаал, где они имеют незначительную мощность. Четвертичные отложения представлены ледниковыми, флювиогляциальными, делювиально-пролювиальными, аллювиальными и озерными отложениями.
Аксай-Чатыркульская впадина и хребет Ат-Баши в тектоническом отношении относятся к Южно-Тянь-Шанской тектонической зоне возникший в результате герцинско-альпийского орогенеза. По тектоническим и геоморфологическим особенностям район разделяется на две зоны: 1) зона высоких хребтов; 2) зона межгорных впадин. По этим зонам в Аксай-Чатыркульской впадине выделяются следующие типы рельефа: высокогорный рельеф, сильно расчлененный ледниковой эрозией с абсолютными отметками более 3800 м с наличием ледниковых форм (трогов) со следами ледниковой деятельности; высокоподнятые древне-денудационные поверхности, расчлененные ледниково-эрозионными долинами отдельные фрагменты с абсолютными отметками 3500-4000 м; высокогорный крутосклонный слабо и сильно расчлененный водно-эрозионный рельеф, с абсолютными отметками 3300-3800 м, относительным расчленением 500-700 м, характерными неглубокими V-образных долинами; предгорный пологосклонный, увалисто-холмистый ледниково-аккумулятивный и холмисто грядовый водно-аккумулятивный рельеф; слаборасчленённый рельеф аллювиально пролювиально-аккумулятивных покатых равнин; аллювиально-пролювиальный слабонаклонный рельеф широких пойм рек и террас нижнего яруса. Высокогорные регионы Внутреннего Тянь-Шаня отличаются весьма суровыми климатическими условиями. На формирование климата данной территории влияют расположение внутри материка на значительном удалении от океанов, окружение со всех сторон пустынями, а также сложный орографический рельеф и значительная приподнятость над уровнем моря (выше 2000 м). Район исследования относится к Внутренно-Тянь-Шанской климатической провинции 2 . В общих чертах климат района характеризуются холодной малоснежной зимой, относительно влажным и прохладным летом и короткими и непостоянными переходными временами года, а также значительными амплитудами колебаний температур в течение суток и года.
Высокогорные регионы Внутреннего Тянь-Шаня отличаются прозрачностью атмосферы и уменьшенной плотностью воздуха по сравнению с более низкорасположенными прилегающими территориями, что обуславливает интенсивный приток солнечной радиации. В летнее время высота солнца над горизонтом в Аксай-Чатыркульской впадине по данным Б.О. Орозгожоева (1968) составляет 74,5. Продолжительность солнечного сияния по данным наблюдений на ближайшей метеорологической станции Нарын (2039 м) достигает 2537 часов за год. Число дней без солнца 28 дней. По данным высокогорной станции Тянь-Шань (3614 м) продолжительность солнечного сияния составляет 2606 часов в год, а число дней без солнца – 12, сумма радиационного баланса 41 ккал/см за год (Атлас Киргизской ССР, 1987).
Формирование климата всей Центральной Азии и, в том числе, рассматриваемого региона тесно связано с деятельностью двух наиболее мощных центров действия атмосферы. В холодное время года район находится в области высокого давления под влиянием юго-западной периферии сибирского антициклона, преобладает ясная морозная погода. По данным П.Н. Пономаренко (1976) в высокогорной Аксай-Чатыркульской впадине в течение нескольких суток температура может понизиться на 30С. В это же время периодически с запада и северо-запада вторгаются влагонесущие воздушные массы умеренных широт и Арктики. В связи с возрастанием западных и северных вторжений влияние сибирского антициклона в конце зимы убывает. Так, развивается интенсивная циклоническая деятельность, приводящая к увеличению осадков. Однако, так как впадина окружена со всех сторон высокими внешними хребтами, основные запасы влаги выпадают на наветренных западных и юго-западных склонах периферийных хребтов. Большая часть осадков остается на западном склоне Ферганского хребта, являющимся основным барьером для западных воздушных масс. Вследствие этого Аксай-Чатыркульская впадина и хребет Ат-Баши получает недостаточное количество осадков (250-300 мм). В летний период регион находится под воздействием азиатской термической депрессии. В это время постепенно ослабевает циклоническая деятельность, которая периодически сменяется северными, северозападными и западными холодными вторжениями. Вторжение холодных воздушных масс в высокогорных зонах приводит к увеличению облачности, грозовой деятельности и осадков. Осенью термическая депрессия постепенно ослабевает и на формирование климата снова начинает оказывать влияние юго-западная периферия Сибирского антициклона. Кроме этого, немаловажную роль для формирования климата региона играет местная горно-долинная циркуляция.
Для анализа температурно-влажностных характеристик региона использовались временные ряды среднемесячных значений температуры воздуха и количества атмосферных осадков по данным наблюдений метеорологических станций, расположенных во Внутреннем Тянь-Шане, за период 1930-2015 гг. Более подробно характеристики метеорологических станций рассмотрены в разделе 2.1.
История физико-географических исследований региона
Метеорологические данные получены в Агентстве по гидрометеорологии при МЧС Кыргызской Республики «Кыргызгидромет» и дополнены данными с 2010 г. из архива «rp5.ru» (URL: http://rp5.ru/Погода_ в_ мире), а также с сервера «Alpine Exploration in Central Asia» (URL: http://www.webpages.uidaho.edu/cae/data/cad/gmap.html). Анализ метеорологических рядов проводился в программе STATISTICA 8. В исследуемом регионе до 1998 г. функционировали три метеостанции: Аксай, Чатыркуль и Ат-Баши. В работе также для анализа использованы данные ближайшей метеостанции Арпа. Для удлинения рядов на репрезентативных метеорологических станциях было принято решение использовать опорные длиннорядные станции Внутреннего Тянь-Шаня - Нарын и Тянь-Шань. Предварительно сделана оценка тесноты связи между среднегодовыми температурами воздуха на репрезентативных и опорных станциях (табл. 2.2).
Оценка значимости коэффициента корреляции проводилась при уровне значимости 0,05. Линии регрессии отражают положительную статистическую связь между среднегодовыми температурами воздуха на репрезентативных метеостанциях и на опорных длиннорядных метеорологических станциях (рис. 2.1).
Надо отметить, что в регионе наблюдается тенденция к повышению температуры воздуха. По данным метеостанций Аксай и Чатыркуль среднегодовая температура за весь период повышалась со скоростью 0,025C в год, на метеостанции Ат-Баши со скоростью 0,019C в год, на метеостанции Арпа со скоростью 0,014C в год. В целом с 1930 г. по 2015 г. повышение среднегодовой температуры воздуха в регионе составило от 1,2C до 2,1C в год. По данным станций Нарын и Тянь-Шань за рассматриваемый период среднегодовая температура повысилась на 2,2-2,6C в год. Для всей Внутренне-Тянь-Шанской климатической области также наблюдается тенденция к повышению среднегодовой температуры, которое составило 1,2C (Подрезов и др., 2002; Аламанов и др., 2006). Ранее были сделаны оценки изменения средней годовой температуры воздуха в 20-м веке для всей территории Кыргызской Республики, повышение за последние 100 лет составило в среднем 1,6C, что на 0,6C выше глобального потепления (Аламанов и др., 2006; Подрезов и др., 2002).
Наиболее заметное повышение среднегодовой температуры в регионе наблюдается с 1970-х гг., что подтверждается и предыдущими исследованиями по Северному Тянь-Шаню и Центральной Азии в целом (Aizen et. al., 2006; Bolch, 2007; Sorg et.al., 2012). С 1979 г. по 2011 г. в Центральной Азии повышение приземной температуры составило 0,4C (Zengyun et al., 2014), в нашем регионе оно составило 0,8C. Таким образом, можно заключить, что в регионе исследования превышение среднегодовой температуры воздуха более значительно, чем по Республике и в Центральной Азии в целом.
Годовая сумма осадков. По аналогии с температурой воздуха была проанализирована теснота связи между изменениями годовых сумм осадков на репрезентативных метеорологических станциях в районе исследования и опорных длиннорядных станциях (табл. 2.3).
Как видно из таблицы 2.3 значения коэффициентов корреляции превышают 0,5. При помощи регрессионного анализа найдены линейные уравнения статистической связи между годовыми суммами осадков на длиннорядной метеорологической станции Нарын и станциями Аксай, Чатыркуль, Ат-Баши и Арпа (рис. 2.3). Данные уравнения использовались для удлинения временных рядов закрытых станций (рис. 2.4)
В целом с 1930 по 2015 гг. в регионе отмечается незначительный положительный тренд в изменении годовых сумм осадков. В юго-западной части региона, где расположена метеостанция Чатыркуль, годовое количество осадков возрастает со скоростью равной 0,5 мм в год, на остальной части региона исследования в среднем на 0,4 мм в год. Таким образом, в регионе с 1930 по 2015 гг. годовое количество осадков возросло всего на 40 мм. Исключением является высокогорная метеостанция Тянь-Шань, где наблюдается отрицательный тренд годовых сумм осадков. В других климатических областях Кыргызстана за период с 1930 по 2010 гг. годовая сумма осадков на Северном и Северо-Западном Кыргызстане увеличилась на 31-93 мм, на Иссык-Кульской котловине на 5-60 мм, а также в Юго-Западном Кыргызстане на 61-239 мм (Аламанов и др., 2006; Физическая география Кыргызстана, 2013). В целом, за исключением Юго-Западного Кыргызстана количество годовых осадков увеличились незначительно. Также для всей территории Кыргызстана за последние сто лет увеличение годовых сумм осадков составило всего 23 мм (Аламанов и др., 2006; Подрезов и др., 2002). Таким образом, анализ изменения среднегодовых температур воздуха и атмосферных осадков в высокогорной Аксай-Чатыркульской впадине и хребта Ат-Баши Внутреннего Тянь-Шаня показывает, что они подвержены значительным межгодовым колебаниям со слабыми тенденциями к увеличению.
Внутригодовые изменения климата в регионе. Для выявления внутригодовых различий в изменении климата региона были проанализированы временные ряды сезонных (календарные сезоны) температур воздуха и количества осадков по шести метеорологическим станциям Внутреннего Тянь-Шаня: Нарын, Тянь-Шань, Ат-Баши, Арпа, Аксай, Чатыркуль за период с 1930 по 2015 гг. Как уже было отмечено выше, все станции кроме мст. Нарын и мст. Тянь-Шань имеют короткие ряды наблюдений продолжительностью 37-45 лет. В связи с этим, на основе результатов корреляционного и регрессионного анализа между рядами сезонных температур воздуха и количества осадков временные ряды закрытых метеостанций (Аксай, Чатыркуль, Арпа, Ат-Баши) были удлинены. Оценка значимости коэффициентов корреляции проводилась при уровне значимости 0,05. Все коэффициенты корреляции между метеорологическими рядами сезонных температур воздуха и сумм осадков по станциям Нарын, Тянь-Шань и закрытым станциям статистически значимы и составляют в среднем 0,7 (см. приложение 1).
Реконструкция гидротермических показателей по дендрохронологическим данным
Отметим, что для региональных хронологий ATS_std и ATS_res характерны высокие значения стандартного отклонения (SD), коэффициента чувствительности (MS) и достаточно высокий показатель ESP (табл. 2.11). В связи с этим можно предположить, что полученные региональные хронологии содержат достаточный климатический сигнал.
Одним из существенных недостатков обобщенных хронологий является ее неоднородность в рядах. В связи с этим, прежде чем использовать полученную хронологию ATS_std и ATS_res для дендроклиматического анализа, в работе была устранена статистическая неоднородность в значениях индексов прироста годичных колец с помощью эмпирико-статистического метода (см. приложение 2). Основная суть метода состоит в том, чтобы обобщенную региональную хронологию, наполненную неодинаковым количеством модельных деревьев, привести к одному уровню изменчивости (Шиятов, 1986). Таким образом, итоговые графики изменения радиального прироста ели Шренка представлены на рисунке 2.14. Анализ динамики прироста ширины годичных колец с 1885 по 2016 гг. позволяет выделить повышенные и пониженные периоды радиального прироста ели Шренка, а также годы максимальных и минимальных приростов ширины годичных колец.
Сопоставление региональных хронологий ATS_std и ATS_res с хронологиями Ф. Швейнгрубера (URL:http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/treering.html) для верхней границы леса (отобраны в долине Сарыиймек, Сарыкунгей, Карабаткак), а также с хронологией, построенной О.Е. Максимовой (2011) для верхней границы леса, показывает достаточно высокую схожесть. В хронологиях ATS_std, ATS_res и TSH UP (Максимова, 2011) все понижения и повышения прироста на графиках визуально отчетливо согласуются. Кроме этого, годы максимальных приростов, отмеченные О.Е. Максимовой в 1955, 1956, 1994 гг. и минимальных приростов (1917 г.) совпадают.
С помощью спектрального анализа (одномерный анализ Фурье) региональные древесно-кольцевые хронологии ATS_std и ATS_res были проанализированы на предмет наличия цикличности в рядах. В стандартных хронологиях циклы хорошо выявляются. Поскольку в остаточных хронологиях были устранены низкочастотные колебания, в большей степени здесь проявляются высокочастотные колебания (рис. 2.15).
В результате выявлено наличие циклов в региональных хронологиях продолжительностью от 2,1 до 2,8 лет, от 7,8 до 8,8 лет, 13 лет. Также в хронологиях выявляется 33-летний цикл, который относится к циклу Брикнера (Bruckner, 1890). Ранее на Северном Тянь-Шане в динамике индексов ширины годичных колец были зафиксированы схожие циклы. Например, в изменении приростов деревьев в Кунгей Ала-Тау были выявлены циклы с периодом 2-3 года, в Заилийском Ала-Тау 27-29 и 7-8 лет, а также в Тескей Ала-Тау 7-8, 18-20, 23-25 лет (Борщева, 1983).
Для выявления климатических факторов, определяющих прирост ели Шренка на северном склоне хребта Ат-Баши, был проведен корреляционный анализ между приростом годичных колец и температурой воздуха и количеством осадков за период с мая предыдущего года по август текущего года, а также по сезонам года (предыдущая весна, предыдущее лето, предыдущая осень, текущая зима, текущая весна, текущее лето). Были использованы данные метеорологических рядов наблюдений по станциям Нарын, Тянь-Шань, Ат-Баши, Арпа, Аксай, Чатыркуль, расположенных на разных абсолютных высотах (см. табл. 2.1), а также данные по гидрологическим постам на р. Ат-Баши (Жангиз-Тал и Ача-Каманды). Рассчитанные коэффициенты корреляции представлены в таблице 2.12. Жирным шрифтом выделены статистически значимые коэффициенты корреляции.
Коэффициенты корреляции между индексами радиального прироста и среднемесячными значениями температуры воздуха (1), значениями сумм осадков (2) с мая предыдущего года по август текущего года 1.
Корреляционный анализ показал, что между приростом ели и среднемесячными температурами воздуха июля-августа предыдущего года (кроме наиболее удаленной метеорологической станции Тянь-Шань) существует отрицательная зависимость, и положительная корреляционная зависимость между приростом и осадками июня предыдущего года по данным метеостанций Аксай, Арпа и Чатыркуль. Средние значения коэффициента корреляции между приростом и изменениями температуры воздуха за июль-август составляют 0,48 (кроме Тянь-Шань), изменениями осадков за июнь 0,34 (Аксай, Арпа, Чатыркуль). Таким образом, большое влияние на прирост ели Шренка в регионе оказывают климатические условия предыдущих лет. Эти результаты вполне согласуются с данными других дендрохронологических исследований в Тянь-Шане. Так, по данным О.Е. Максимовой (2011), проводившей анализ дендрохронологических образцов, собранных по всей территории Кыргызстана, в том числе и в хребте Ат-Баши, отмечается зависимость ширины годичных лет именно от климатических условий предыдущих лет.
Корреляционный анализ между сезонными температурами воздуха и суммами осадков (взяты календарные сезоны) и региональными хронологиями индексов прироста показывает, что для метеостанций Аксай, Ат-Баши, Чатыркуль и Арпа коэффициенты корреляции с летними температурами и летними осадками предыдущего года одинаково высокие, что позволяет провести дальнейшую реконструкцию на основе региональных хронологий (табл. 2.13). При этом хронология res лучше отражает изменение метеорологических характеристик, чем хронологии std.
Динамика границ высотных ландшафтных поясов хребта Ат-Баши
В данном разделе рассматривается динамика использования земель Аксай-Чатыркульской впадины и хребта Ат-Баши Внутреннего Тянь-Шаня за последние несколько десятков лет. В настоящее время исследования качественных и количественных изменений в землепользовании являются одной из важнейших задач современной географии. При этом земли высокогорной Аксай-Чатыркульской впадины используется в качестве отгонных пастбищ, и являются крупнейшими летними пастбищами Кыргызстана. Использование этих земель в качестве зимних пастбищ также имеет большое значение, поскольку снежный покров в зимний сезон здесь незначительный, а местами отсутствует. Таким образом, изучение структуры и динамики землепользования Аксай-Чатыркульской впадины с учётом изменений климата и интенсивности антропогенной нагрузки на пастбища является важной задачей.
Ранее для оценки динамики изменений землепользования Кыргызстана уже были проведены исследования. Так, в исследованиях Bao Anming (Физическая география, 2013) использовались космические снимки Landsat (пространственное разрешение – 30 м), на основе которых были составлены карты землепользования территории всего Кыргызстана на 1990, 2000 и 2010 гг. и дана оценка динамики изменений землепользования. К сожалению, оценить динамику состояния пастбищ Аксай-Чатыркульской впадины по картам данного масштаба не представляется возможным.
Материалом для анализа изменения площадей пастбищ послужили карта масштаба 1:500000 использования земель по состоянию на 1978-1980 гг., составленная научно-исследовательским и производственным центром «Природа» ГУГК, карта мониторинговых наблюдений за состоянием пастбищ Нарынской области в 2010 г., составленная Государственным проектным институтом «Киргизгипрозем», а также топографическая карта масштаба 1:1000000. Проведены анализ и оценка пространственного распределения и изменения площади пастбищ с 1980 по 2010 гг. Также для верификации картографических данных и оценки современного состояния территории использованы данные полевых наблюдений 2014-2016 гг.
Анализ карт по использованию земель за период с 1980 по 2010 гг. показывает, что в высокогорной Аксай-Чатыркульской впадине и хребте Ат-Баши произошли достаточно существенные изменения. Полученные нами картометрические результаты по изменению площадей пастбищ представлены в таблице 3.3.
В высокогорной Аксай-Чатыркульской впадине за период 1980-2010 гг. площадь пастбищ снизилась на 12,2 % (808 км). На северном склоне этот показатель составляет 19,7% (280 км). Эти изменения наглядно представлены на рисунке 3.7. Жирным шрифтом выделены площади пастбищ и неиспользуемых земель Рис. 3.7. Карта землепользования высокогорных впадин Аксай-Чатыркуль и хребта Ат-Баши в 1980 г. (а) и 2010 г. (б) Далее рассмотрим, с чем могут быть связаны такие изменения, и насколько объективны полученные измерения площадей пастбищ. В процессе сопоставления разновремённых карт землепользования обнаружено, что отдельные площади с кустарниками и неиспользуемыми землями, отмеченные на карте 1980 г., на карте 2010 г. показаны как пастбища, но это не подтверждается результатами полевых наблюдений, проведённых в 2014-2016 гг. С другой стороны, некоторые участки, которые на карте 1980 г. были показаны как пастбища, в настоящее время являются неиспользуемыми землями. На картах под неиспользуемыми землями обозначены территории занятые галечниками, скалами, крутыми каменистыми склонами, осыпями, оврагами, обрывами и нивальной зоной. А также на северном склоне хребта Ат-Баши, где на карте 1980 г. были показаны пойменные (тугайные) леса, на карте 2010 г. отмечены как сенокосы и пашни. Таким образом, в ходе исследования были обнаружены следующие несоответствия, связанные с особенностями составления каждой карты, и которые могли внести ошибки в сделанные расчеты и выводы:
Увеличение неиспользуемых земель может быть связано с несоответствиями легенд и методик составления разновременных карт. Поэтому в работе особое внимание уделено анализу изменений площадей пастбищ и неиспользуемых земель (см. табл. 3.3). Сделан вывод, что карта использования земель на 1980 г. является более точной но, к сожалению, даже на этих картах не выделена такая категория, как деградированные пастбища, хотя они занимают значительные площади в высокогорной Аксай-Чатыркульской впадине из-за чрезмерно высокой пастбищной нагрузки. Поэтому приходится признать, что площадь пастбищ на карте 2010 г. по нашим исследованиям несколько завышена по сравнению с реальными значениями.
Чтобы оценить, какие ландшафты подверглись изменениям, было сделано сравнение ландшафтной карты региона 1978-1980 гг. с полученными результатами оценки режимов землепользования в ходе полевых исследований 2014-2016 гг. Наблюдение показали, что на всех бортах Аксай-Чатыркульской впадины в ее нижних частях на абсолютных высотах 3100-3600 м идет деградация пастбищ. В то же время выше 3600 м на отдельных участках идет их частичное восстановление (рис. 3.8).
В основном в хребте Ат-Баши подвергались существенным антропогенным изменениям межгорно-котловинные степные и высокогорные лугово-степные альпийские и субальпийские ландшафты, а также межгорно-степные и среднегорно-предгорно-степные ландшафты на северном склоне (см. рис. 3.11). При этом, на северном склоне хребта в основном расположены осенне-весенние и зимние пастбища. Однако осенне-весенние пастбища в настоящее время используются местным населением и в летний сезон, что является примером нерационального землепользования в регионе, причиной которого является игнорирование правил сезонности в использовании пастбищ. На южном склоне хребта Атбаши и в Аксай-Чатыркульской впадине на абсолютных высотах от 3600-3700 м находятся используемые в качестве летних пастбищ лугово-степные альпийские и субальпийские ландшафты, где в настоящее время идет частичное восстановление пастбищ. Это в основном связано с тем, что из-за сокращения поголовья скота, прежде всего, овец с 1991 г. после ликвидации колхозов и совхозов, интенсивно эксплуатируемые ранее территории в летний сезон с чрезмерно высокой пастбищной нагрузкой в настоящее время используются лишь частично на отдельных участках пастбищ. По данным на 2014-2016 гг. на абсолютных высотах 3100-3600 м в районе оз. Чатыркуль, долинах рек Кек-Айгыр, Кенсуу, Муздабас и Тюз-Ашуу, Кош-Кара-Таш, где распространены пустынные и полупустынные ландшафты, наблюдается интенсивный перевыпас. Но на карте 1980 г. они обозначены как степные ландшафты. Можно предположить, что в связи с интенсивным выпасом скота, происходит ксерофитизация растительного покрова. В основном это устья ущелий в нижней части склона Атбашинского хребта, особенно те, которые имеют удобные перевалы на гребне хребта и прилегающие к подножью участки подгорных равнин.
Для анализа динамики использования пастбищ в работе была рассмотрена динамика поголовья скота по Ат-Башинскому району за период 1980-2014 гг. по статистическим данным Национального статистического комитета Кыргызской Республики (рис. 3.9 и 3.10).