Содержание к диссертации
Введение 4
Глава 1. Состояние вопроса, материалы и методика исследования 10
1.1. Обобщение литературных данных 10
Изменение климата Русской равнины 10
Лесотундровые и полупустынные ландшафты как переходные природные зоны 14
1 2. Природные условия и климат областей исследования 15
1.2 1 Тундровые, лесотундровые и северо-тасжные ландшафты 15
1.2 2. Степные, полупустынные и пустынные ландшафты 20
1.3. Материалы и методы исследования 22
Климатические данные 23
Показатели подстилающей поверхности 24
Вегетационный индекс, индекс веіеіационньїх условий, ГТК 25
Альбедо поверхности 27
Температура поверхности 28
1.3.3. Методы построения электронных карт 28
Оценка достоверности результатов анализа данных и электронных карг 30
Краткие сведения о региональной климатической модели ГГО 31 Глава 2. Изменение климата переходных природных зон в XX и XXI вв. 34 2.1. Изменение климата переходных природных зон поданным наблюдений 34 2.1.1. Лесотундровая переходная зона 34
Внутривековые тенденции климата 34
Внутригодовые изменения климата 41 2.1.2.1 Іолупустьшная переходная зона 44 2.1.2.1. Внутривековые тенденции климаїа 44
2.1.2.2. Внутриї одовые изменения климат 54
2.2. Предстоящее изменение климата переходных зон по данным
региональной климатической модели ГГО 56
Сравнение данных наблюдений и численної о эксперимента 56 2.2.1.1. Лесотундровая переходная зона 57 2.2.1.2.1 Іолупустьшная переходная зона 59
Ожидаемое изменение климата в XXI в. 62
Лесотундровая переходная зона 62
Полупустынная переходная зона 64
2.3. Краткие выводы 67
Глава 3. Реакция NDVl-индикатора фитомассы на изменение климата
лесотундровых и полупустынных ландшафюв 70
NDV1 как индикаюр фитомассы 70
Распределение NDVI на Русской и Западно-Сибирской равнинах 76
Связь между NDVI и показателями климата, потоками радиационной) и скрытого тепла 79
3.3.1. Связь NDVI с температурой и осадками 80
3 3.2. Связь NDVI с радиационным балансом и потоком скрытою тепла 85
3.4. Междекадные изменения NDVI 89
Лесотундровая переходная зона. 89
Полупустынная переходная зона 93 3 5. Краткие выводы 95 Глава 4. Контрастность показателей климата, подстилающей поверхности и теплообмена в переходных зонах 98
4.1. Зональные области с повышенными меридиональными градиентами
показателей климага и радиационно-тепловых потоков 98
Лесотундровая переходная зона. 99
Полупустынная переходная зона. 103
4.2. Меридиональные градиенты иокашелей подстилающей поверхности. 106
Лесотундровая переходная зона. 106
Полупустынная переходная зона. 112
4.3. Соотношение тепла и влаги. 114
Лесотундровая переходная зона 114
Полупустынная переходная зона. 116
4.4. Индикатор соотношения тепла и влаги. 117
Лесотундровая переходная зона. 119
Полупустынная переходная зона 120 4.3. Краткие выводы 122 Заключение 125 Литера гура 131
ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРИРОДНЫХ ЗОН РУССКОЙ
РАВНИНЫ
Введение к работе
Интерес к изучению переходных зон, сочетающих в себе зональные, экстразональные и интразональные ландшафты, существенно возрос в последние десягилегия в связи с развитием представления о формировании зонального географического пространства и его границ в условиях глобальных изменений климата [4, 40, 53, 55]. Переходные зоны - лесотундровая и полупустынная -способны чутко реагировать даже на небольшое изменение климата, которое проявляется в изменении их ландшафтной структуры.
Как свидетельствуют палеогеографические данные, изменения климата в голоцене происходили неоднократно, что вызывало подвижку переходных зон [10]. При повышении средней июбальной температуры на 1 и 2 С в оигимумы межледниковий происходило заметное сокращение зоны тундры, менялась структура и других ландшафтных зон. В этой связи важно знать особенности проявления глобального потепления в лесотундровой и полупустынной и соседних с ними зонах Русской равнины в XX-XXI вв.
Актуальность исследования.
Переходные природные зоны представляют собой достаточно открытую систему для воздействия климатического фактора, обладают ни жим порогом восприятия ею воздействия и демонстрируют адекватную ответную реакцию на климатические изменения.
Актуальность работы определяется необходимостью изучения особенностей проявления глобального потепления в переходных природных зонах, влияющих на реакцию динамичных компонентов ландшафтов. Интерес к переходным зонам
повышается в связи с развитием в настоящее время представления о механизме формирования природной зоны и ее границ, с одной стороны, и предвидения последствий текущего глобального потепления, с другой.
Важно понимание динамики климата в связи с показателями подстилающей поверхности и тепловлагообмена в переходных зонах, которые могут служить ориентиром для предвидения возможного сдвига зональных ландшафтных границ.
Актуальным является определение тесноты связи индикаторов структуры ландшафтов, особенно показателей растительною покрова, с показателями климата и радиационно-тепловых потоков в переходных зонах для выявления их изменений.
Целью настоящей работы является исследование изменения климата переходных и соседних природных зон Русской равнины и его воздействия на зональную контрастность показаіелей климата, радиационно-тепловых потоков, подстилающей поверхности.
Для достижения сформулированной цели необходимо было решить следующие задачи:
Обобщить накопленные данные об изменении климата Русской равнины за инструментальный период наблюдений
Оценить изменения наблюденного и модельного климата переходных зон Русской равнины в XX - XXI вв.
Определить реакцию индикатора фитомассы на изменения климата в конце XX в.
Исследовать конірастность показаіелей климата, подстилающей поверхности и тепловлагообмена в переходных зонах.
Предмеюм защшы являє і ся климаюлоіическое обобщение проявления глобальною поіеиления в переходных зонах Русской равнины и его воздействия на зональную контрастность показателей климата, подстилающей поверхности,
радиационно-тепловых потоков. Работа направлена на понимание механизма формирования и смещения климатоіенньїх ландшафтных границ в условиях глобального потепления.
Путь решения научно-исследовательской задачи состоит в исследовании степени соответствия зональных областей с максимальными контрастами показателей климата, радиационно-тепловых потоков и подстилающей поверхности переходным зонам и влияния глобальною поіеиления на изменение границ этих областей. Их устойчивый сдвиг в реї иональных сценариях глобального потепления рассматривается в качестве предпосылки изменения границ переходных юн.
Основные положения, выносимые на защиту:
Климатология переходных зон в связи с изменением климата в ХХ-ХХІ вв.
Реакция индикатора зеленой фитомассы в переходных зонах на изменения климата для оценки последствий глобального потепления.
Возможное изменение зональных контрастов показателей климата, радиационно-тепловых потоков, подстилающей поверхности в переходных зонах в ситуации глобального потепления.
Практическая ценность рабо і ы
Совокупность выполненных автором новых научных исследований реакции переходных природных зон на изменения климата позволяет оценить последствия глобального потепления применительно к динамичным компонентам ландшафтов. Полезны для практики установленные тенденции климатогенного изменения фитомассы в лесотундровой и полупустынных зонах Русской равнины в конце XX в, а также тенденция климатической составляющей опустынивания на юге-востоке Европейской России.
Выявленные территориальные особенности колебаний климата в ра*личные сезоны в лесотундровой и полупустынной переходных зонах и смежных с ними областях представляют итерес для оценки динамичных характеристик ландшафтов.
Научная новизна работы
Представленная диссертационная работа является новым комплексным научным исследованием изменения климата переходных природных зон Русской равнины в ситуации современного и ожидаемого глобального потепления. При этом впервые:
Установлены особенности проявления їлобальноіо иоіепления в ХХ-ХХІ вв в переходных зонах.
Выявлена повышенная реакция индикатора зеленой фитомассы в переходных зонах на изменения климата.
Определено значение зональной контрастности показателей климата, радиационно-тепловых потоков, подстилающей поверхности, фитомассы в переходных зонах в условиях глобального потепления.
Терри юрии и временной интервал исследования
Исследование ограничивается Русской равниной. Детально рассматриваются тундровая, лесотундровая, северо-таежная, а также сухое генная, полупустынная и северная пустынная зоны (подзоны) по классификации ландшафтов А Г.Исаченко (1988) [46].
Наблюденные данные охватывают временной интервал с 1936 г. по 2000 г., а данные численных экспериментов на реіиональной климатической модели (РКМ) ГГО декады 1991 -2000,2041 -2050,2091 -210011.
Материалы и методы исследования
Материалы включают мегеоролоіические данные мегеосети и реанализа; спутниковые наблюдения показателей подстилающей поверхности и радиапионною баланса; полученный по данным реанализа поток скрытого тепла.
В работе анализируются ряды среднесуточной тсмперагуры воздуха и суточных сумм осадков из климатического архива Международного центра данных Росгидромета в Обнинске, за период с 1936 по 1995 гг. [36]. Показатели подстилающей поверхности представлены месячными значениями нормированного разностного вегетационної о индекса (NDV1) с разрешением 1хГ за последние две декады XX в. [83]; среднемноголстними месячными значениями альбедо и температуры подстилающей поверхности с разрешением 16x16 км [87]. Исходные данные месячных значений радиационного баланса и потока скрытого тепла за период 1983-1991 гг. были пересчитаны из сетки 2,5 х 2,5 на одноградусную сетку.
В качестве индикатора зеленой фитомассы применялся NDVI. Массив значений месячноіо NDVI составлен по данным измерений отражения земной поверхностью в разных диапазонах солнечного спектра с помощью усовершенствованного радиометра высокою разрешения (AVHRR) с 1982 г. по 2001 г. Радиометр был установлен на серии полярно-орбиіальньїх спугников Национальною управления но атмосфере и океану США (NOAA) [82].
Сценарии антропогенного изменения климата Русской равнины в заданные декады XXI в. выбраны на основе численных экспериментов на РКМ ІТО для Европейской части России при умеренном сценарии антропогенных воздействий В2 МГЭИК [76,77,78].
Метод исследования - сравнительно-географический с применением ГИС-технологий.
Апробации работы. Основные положения и результаты исследований но теме диссертации представлялись в виде тезисов научных докладов в частности на Всероссийской научно-методической конференции «Дистанционные исследования и картоірафирование структуры и динамики геосистем» (Иркугск, 2002), Всероссийской научной конференции '"Современные глобальные и реіиональньїе
изменения іеосисіем» (Казань, 2004), XI Международной ландшафтной конференции (Москва, 2006), IV Международном симпозиуме «Степи Северной Евразии» (Оренбург, 2006),.
По теме диссертационной работы опубликовано 13 работ, в том числе 8 статей в рецензируемых журналах и 5 тезисов докладов.
Авіор благодарен за консультации сотрудникам лаборатории климаголоіии, в особенности научному руководителю работы д.г.н. Золотокрылину А.Н. и дфм.н. К.В. Коняеву.
Структура и объем диссертации. Диссеріация изложена на 139 машинописной странице и состоит из введения, чегырех їлав и заключения. Список литературы содержит 97 наименований.
