Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 83
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Глава 2. Климатогенный фактор в динамике мерзлотных ландшафтов Якутии
2.1. Климат на современном этапе развития
Территория Якутии занимает около 3,1 млн. кв. км, и представлена большим многообразием ландшафтов - от арктических до степных, от приморских до горных с вечными льдами. В последние годы в литературе много внимания уделяется проблемам возможного потепления климата и реакции ландшафтов на него. Изменение климата является одним из основных факторов динамики и эволюции ландшафтов. Большие площади и многообразие природных условий предопределяют разнообразие в динамике ландшафтов. В этой связи необходимо оценить влияние современных изменений климата на ландшафты, их структуру, динамику и функционирование. Для этого рассмотрим некоторые пространственные закономерности распределения современных климатических изменений на территории Якутии.
В работе В.Т. Балобаева (1997) в приводимых графиках изменения средней годовой температуры воздуха в Якутии за период инструментальных измерений четко отмечается понижение температуры в настоящее время в северных районах (Шалаурова, Среднеколымск и Кюсюр). Это особенно наглядно прослеживается по сравнению с 30-40-ми годами - периодом “потепления Арктики”. В.Т. Балобаев (1997) отмечает, что средняя годовая температура воздуха в Якутии последние годы повышается, но пока не вышла за пределы ее естественных колебаний за последнее столетие.
С.М. Варламов, Е.С. Ким и Е.Х. Хан (1998) сделали пространственный анализ современных изменений температуры в Восточной Сибири и на Дальней Востоке России. На фоне существенных межгодовых колебаний средней годовой температуры воздуха данной территории ее значимый линейный тренд (0,02-0,04оС в год) наблюдается в основном на большей части юга и юго-запада Дальнего Востока, и отчасти Средней и Восточной сибири. В приводимой авторами картосхемах территория Якутии также отличается разными показателями трендов. По сезонам года для территории Якутии наибольшие тренды характерны для зимы и весны.
Нами тоже было проведено районирование изменения климата территории Якутии во второй половине 20 века (Федоров, Свинобоев, 2000). На карте трендов за период с 1951 по 1989 гг. было выделено 5 районов. Максимальный положительный тренд средней годовой температуры (0,03-0,04оС/год) был отмечен в Центральной Якутии и Оймяконо-Верхоянском районе, зона без тренда располагается вдоль полосы тундр и притундровых лесов, отрицательный тренд (минус 0,01-0,02оС/год) был характерен в Анабарской тундре, на Новосибирских островах и на Колымо-Индигирской тундре. В общем, около 75% территории Якутии находится в зоне положительных трендов средней годовой температуры воздуха.
А.В. Павлов и Г.В. Малкова (2010) приводят карту линейных трендов средней годовой температуры грунтов за 1965-2005 гг. на Севере России, где территория Якутии подразделяется на три района с трендами менее 0,03, 0,03-0,05 и более 0,05оС/год. Здесь отчетливо выделяется арктическая и субарктическая части Якутии с наименьшими трендами средней годовой температуры воздуха и Центральная Якутия с наибольшими трендами.
Ю.Б.Скачков (2016) на основании данных по 52 метеорологическим станциям установил, что за 1966-2015 гг. наблюдается повсеместное повышение средней годовой температуры воздуха (рис.4). Однако повышение температуры воздуха пространственно дифференцировано, есть районы с максимальным значением повышения температуры – Якутск, Усть-Мома, Черский, Котельный, Чурапча, Усть-Мая, Оймякон от 2,4 до 3,3оС за 50 лет, но имеются районы, где температуры воздуха за этот период повысились только на 1,1-1,3оС – это Алдан, Усть-Чаркы, Мирный, Чумпурук и Томпо.
В целях изучения климатического фактора в развитии мерзлотных ландшафтов мы придерживаемся районирования, которое нами было принято в наших ранних публикациях (Федоров и др., 2013; Fedorov et al., 2014 б). Согласно этому районированию, выделяются 4 зоны – арктическая (тундровая), субарктическая (лесотундровая и северная тайга), умеренно-бореальная (средняя тайга) и умеренно-бореальная горная (горная тайга).
Арктическая (тундровая) зона
Климатически арктическая зона выделяется особняком, что в первую очередь определяется ее географическим положением и общей циркуляцией атмосферы. С арктическим климатом связано развитие тундровых ландшафтов, характеризующихся безлесием, развитием травянистых, мохово-лишайниковых и кустарниковых тундр часто переувлажненных.
Отличительной чертой климата арктической зоны является наиболее яркое проявление потепления климата в 1930-1940-е годы, когда средние годовые температуры воздуха были выше средних многолетних данных примерно на 0,5-1оС (Fedorov et al., 2014 б). Также отметим, что в периоде 1951-1989 гг. в арктической зоне отмечались отрицательные значения трендов в Анабаро-Оленекской тундре, на Новосибирских островах и Алазее Колымской тундре (Федоров, Свинобоев, 2000). Наиболее значительные отрицательные тренды в период 1951-1989 гг. были отмечены на метеостанциях Саскылах и Шалаурова, соответственно 0,02 и 0,03оС/год.
Западная часть арктической зоны
Для анализа изменчивости климата западной части арктической зоны в качестве модели нами
были приняты данные метеостанций Хатанга, Саскылах и Тикси, в которых непрерывные наблюдения имеются с середины 1930-х годов. Данные метеостанции Хатанга привлечены из-за отсутствия долгосрочных наблюдений на других метеостанциях в пределах Якутии с учетом одинаковых ландшафтных условий и расположения в пределах одной Северо-Сибирской низменности с метеостанцией Саскылах. Данные этих станций показывают относительно однородную изменчивость в течении всего периода наблюдений, коэффициент корреляции средних годовых температур воздуха составляет от 0,8 до 0,9 при p 0,05.
Средняя годовая температура воздуха на рассматриваемых метеорологических станциях составляет от -12,7±1,5 (Хатанга) и -12,8±1,4 (Тикси) до -13,9±1,5оС (Саскылах) на период от 1930 до 2019 г. Потепление 1930-1940 гг., или так называемое потепление Арктики, имело большое значение для мерзлотных ландшафтов. Значение среднего отклонения +1оС этого периода было достигнуто только во второй половине 2000-х годов (рис.5). В 1960-1970-х годах среднее отклонение держалось на уровне -1оС, а в 1980-2000 гг. – на уровне 0оС, что создавало стабильно нормальное развитие мерзлотных ландшафтов в этот длительный период времени. Резкий сдвиг температуры воздуха с середины 2000-х годов до начала 2010-х и его флуктуации на уровне +0,7…+1оС до настоящего времени создали условия для изменений в мерзлотных ландшафтах.
2.2 Изменчивость мерзлотно-ландшафтных условий в начальном этапе сукцессии после вырубки лиственничного леса в Центральной Якутии
В научной литературе не так много работ по изучению начальной сукцессии в мерзлотных ландшафтах после нарушений (Москаленко, Шур, 1975; Москаленко, 1999; Iwahana et al., 2005; Лыткина, 2008 и др.). Начальный этап развития сукцессии играет огромную роль в восстановлении устойчивости мерзлотных ландшафтов, так как восстановление растительного покрова создает условия стабилизации температурно-влажностного режима деятельного слоя, который дает возможность приостановить развитие криогенных ландшафтов на нарушенных участках.
Сильнольдистые мерзлотные ландшафты особенно чувствительны к нарушениям растительного покрова (Браун и Граве, 1981). М.Т. Йоргенсон с соавторами (Jorgenson et al., 2010) изучали сукцессии растительности как возможность восстановления многолетнемерзлых пород после нарушения. Н.Г. Москаленко (2012) наблюдала повышение температуры грунтов и глубины сезонного протаивания после удаления лесного покрова, с последующим понижением температуры грунта и уменьшения СТС по мере восстановления лесного и напочвенного покровов.
Леса защищают многолетнемерзлые породы от деградации. Так, например, в Центральной Якутии, температура грунтов под лесами на 1-1,5С ниже, а глубина СТС на 0,8-1 м меньше, чем на безлесных участках. Повторно-жильные льды залегают на глубине 2-2,5 м от поверхности. В условиях нынешнего потепления климата деградация сильнольдистых многолетнемерзлых пород происходит преимущественно на открытых и нарушенных, т.е. безлесных, участках по причине здесь более глубокого сезонного протаивания (Босиков, 1989; Гаврильев и Угаров, 2009; Fedorov et al., 2014 а, б). Это часто приводит к разрушению инфраструктуры, деградации пашен и сокращению пастбищ и т.д.
Нами, начиная с 1998 г. был проведен эксперимент по изучению влияния сплошной вырубки лиственничного леса на стационаре Нелегер близ г. Якутска в рамках совместного российско-японского проекта между Институтом мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН и Университетом Хоккайдо. Основной нашей целью было слежение за изменениями теплового режима грунта, влажности почвы, глубины протаивания, изменений морфологии поверхности земли и растительности на нарушенном участке, подверженной риску деградации, и охарактеризовать условия окружающей среды, связанные с его восстановлением. О результатах первых лет наблюдения сообщалось ранее (Iwahana et al., 2005; Machimura et al., 2005; Takakai et al., 2008; Fedorov et al., 2017).
Место исследований, стационар Нелегера (6219N, 12930E) расположен в 35 км к северо-западу от Якутска, на Лено-Амгинской аласной провинции Средней Сибири (Мерзлотно-ландшафтная карта Якутской АССР, 1991) (рис.48). Для района характерна средняя тайга с преобладанием лиственничных лесов. Коренные горные породы состоят из верхнеюрских песчаников, с прослоями алевролитов и глин. Выше песчаников залегают неогеновые пески. Они перекрыты тонким (от 6 до 10 м) слоем четвертичных отложений с повторно-жильными льдами (рис.49). Аласы представляют собой неглубокие термокарстовые котловины глубиной 2–3 м и обычно в них развиты булгунняхи. Мощность многолетнемерзлых пород в районе Нелегера оценивается в 400-450 м (Harada et al., 2006). Температура грунтов изменяется от -2 до -3С на глубине нулевых годовых амплитуд. Отложения ледяного комплекса имеют объемную льдистость в среднем 50-55%. При оттаивании эти почвы имеют текучие свойства.
Климат района резко континентальный. Ближайшая метеорологическая станция (Якутск) находится в долине реки Лены, на высоте 100 м ниже отметки района исследования. Средняя годовая температура воздуха в Якутске составляет -10,2C, среднемесячная температура -42,6C в январе и 18,7C в июле (Научно-прикладной справочник по климату СССР…, 1989). Среднее количество безморозных дней составляет 76. Годовое количество осадков составляет 234 мм, и в теплое время года – 158 мм.