Изменение климата Забайкалья во второй половине ХХ века по данным наблюдений и ожидаемые его изменения в первой четверти XXI века

Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова, г. Санкт-Петербург,

*Забайкальское межрегиональное территориальное управление Федеральной службы
по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, г. Чита
In the report results of the analysis of climatic variability in territory of Zabaikalia contain. On the basis of the lead calculations the forecast of changes of separate climatic characteristics during with 2011 for 2030 is presented.
Рассмотрены изменения совокупности климатических характеристик в Забайкалье по суточным и среднемесячным данным за период с 1936 по 2007 г. и более короткие периоды. Использованы данные 10 длиннорядных метеорологических станций, равномерно расположенных на территории Забайкальского края и Республики Бурятия. Оценки изменений климатических характеристик получены путем расчета и анализа линейных трендов.

1. Подтверждено существенное изменение температурного режима в Забайкалье. За последний 33-хлетний период (1975-2007 гг.) средняя годовая температура воздуха повысилась на 2.0-2.5С, средняя за зиму на 2.0-3.0С, а в отдельные зимние месяцы до 4.0-5.0С (Улан-Удэ, Чита в феврале). Летние месяцы потеплели в среднем на 2.0-2.5С, осенние несколько меньше.

Устойчивый переход температуры воздуха через 0С, 5С, 8С и 10С в конце рассматриваемого периода стал происходить весной раньше, а осенью позже, чем в начале этого периода. Соответственно изменилась продолжительность теплого (выше 0С), вегетационного (выше 5С) и отопительного (ниже 8С) периодов. В течение 1975-2007 гг. продолжительность теплого периода в Чите (ГМО) увеличилась на 19 дней, вегетационного периода на 11 дней, а продолжительность отопительного периода на 11 дней уменьшилась. Близкие величины этих изменений оказались в Улан-Удэ (15, 10 и 12 дней соответственно).

2. Изменение ветрового режима в 1936-2007 гг. проявилось прежде всего в уменьшении повторяемости штилей, число которых на большинстве станций уменьшилось, особенно сильно в Чите (в 8 раз), в Чаре (в 1.9 раза) и в Троицком прииске (в 1.8 раза).

Почти повсеместное уменьшение числа штилей может быть отчасти связано с заменой флюгера на более чувствительный анеморумбометр, которое было осуществлено в 70-х годах ХХ века. Определенная роль в этом явлении должна принадлежать изменениям общей циркуляции атмосферы.

Среднегодовая скорость ветра уменьшилась в Кыре, Могоче и Улан-Удэ (в 1.3-2.3 раза), на остальных станциях слабо выросла. Исключение – Чита, где среднегодовая скорость ветра увеличилась существенно (в 1.7 раза), очевидно, за счет сильного уменьшения штилей и большой их средней повторяемости (29% от общего числа срочных измерений).

Изменилось распределение повторяемостей скорости ветра по градациям скоростей. Выросла повторяемость слабых ветров (градации 2-3 м/с и 4-5 м/с), а повторяемость более сильных ветров (8-9 м/с), наоборот, уменьшилась, в том числе повторяемость экстремально сильных ветров.

3. Оценены изменения общей и нижней облачности по месяцам годового цикла и за год в течение 1936-2000 гг. Сильного годового хода в изменении балла облачности не обнаружено.

За рассматриваемый период общая облачность (среднее значение 5-7 баллов по многолетним наблюдениям) слабо уменьшилась ночью и увеличилась днем (до 20% от средних многолетних величин).

Нижняя облачность от начала к концу ряда сильно уменьшилась, особенно в ночные часы (до 30 ... 60% от средних многолетних величин). Однако такое сильное изменение имеет ограниченное значение с точки зрения возможного сокращения выпадающих осадков, т.к. уменьшение нижней облачности происходит на фоне небольшого ее количества (1 ... 4 балла).

4. Оценки изменения количества осадков выполнено по материалам однородных срочных рядов наблюдений за 1936-2000 гг.

Измеренное количество осадков скорректировано на уровне суточных сумм с применением современной методики Голубева – Богдановой, в которой учтены все основные систематические погрешности осадкомера: ветровой недоучет и суммарный эффект процессов смачивания, испарения и конденсации на поверхности осадкомерного сосуда.

За период с 1936 по 2000 г. годовое количество осадков на большей части Забайкалья уменьшилось (кроме северных районов), однако это уменьшение, как правило, не выходит за пределы 10% средних многолетних величин. Зимние осадки практически не изменились. Весенние и осенние суммы осадков преимущественно уменьшились, но их вклад в годовую сумму сравнительно невелик. Летние осадки слабо увеличились (на 6-12% от средних многолетних величин).

5. С помощью ансамбля гидродинамических моделей общей циркуляции атмосферы и океана оценены ожидаемые изменения климата на территории Забайкалья в первой четверти XXI века. Для оценок использованы ансамбли из 6-16 моделей нового поколения в предположении сценария А₂ роста парниковых газов. Изменения всех величин в первой четверти XXI века (2011-2030 гг.) представлены в процентах от значений за базовый период (1980-1999 гг.). Расчеты выполнены в ГУ «ГГО» под руководством В.П. Мелешко.

Расчеты показали, что в первой четверти XXI века ожидаются следующие изменения гидрометеорологических величин в Забайкалье:

 повышение температуры воздуха на 1.0-1.5С зимой и на 0.5-1.0С летом;

 статистически не значимое на 5% уровне уменьшение годовой амплитуды экстремальных температур на 0.5-1.0С на большей части территории Забайкалья;

 уменьшение числа дней с летними заморозками на 6-8 дней в северной половине и на 8-10 дней в южной половине Забайкалья;

 повсеместное статистически не значимое увеличение общей облачности зимой; слабое уменьшение общей облачности в восточных районах летом (1-2%);

 увеличение количества осадков на 7-10% зимой на всей территории Забайкалья. Летом количество осадков может увеличиться на 0-2% в южных районах и на 2-5% в северных. Доля конвективных осадков может увеличиться на 3-4%;

 весной и летом ожидается слабое, статистически незначимое уменьшение влагосодержания верхнего (10 см) слоя почвы в центральных и северных районах Забайкалья и слабое увеличение в южных;

 увеличение глубин сезонного протаивания почвы на 25 см в центральных и северных районах Забайкалья и на 50 см – в южных;

 в западных и северных районах Забайкалья слабое увеличение речного стока, на юго-востоке – слабое уменьшение. Изменения статистически не значимы.
Хронология палеоклимата и тенденции аридизации в Забайкалье за последние 1900 лет, реконструкция по геохимии донных осадков оз. Арахлей

А.Б. Птицын¹⁾, С.А. Решетова¹⁾, В.В. Бабич²⁾, А.В. Дарьин²⁾, И.А. Калугин²⁾,

Климат в районе оз. Арахлей резко континентальный с разбросом сезонных температур от -19.3^о (октябрь – март) до +12.7^о (апрель – сентябрь), условия в определенной мере обусловлены горным характером рельефа. Величина суммарной солнечной радиации 100-110 ккал/см² год. По данным метеостанции Чита за 1889-1991 гг. годовая сумма осадков составляет 212-551 мм, среднее 343 мм, причем их основная доля (80-90%) приходится на теплый период (июль-август) [5]. Колебания среднегодовых температур (от -4.5 до -0.9^оС, среднее -2.6^о) определяются зимними температурами, количество зимних осадков обратно пропорционально среднегодовым температурам.

Датирование по радиоуглероду на ускорительном масс-спектрометре (Познань, Польша) дало скорость накопления 0.115 мм влажного осадка в год для верхних слоев, которая была принята для построения временных рядов. При длине рядов по колонке 210 мм интервал реконструкции равен около 1900 лет.

Выявлена значимая корреляция между дендрохронологическими рядами с берегов озера Арахлей и из Северной Монголии. Из этого следует, что засухи и повышенные температуры ухудшают условия выживания сосны в данной климатической зоне, что выражается в уменьшении радиального прироста. Значит, повышение индекса прироста сосны на измеренном интервале времени служат индикатором холодных и влажных условий, а понижение – признаком теплых и засушливых.

Формализованная обработка древесно-кольцевой и осадочно-геохимической информации производилась итерационным методом целевого классифицирования и упорядочения объектов (алгоритм "Каскад" [7,8]), реализующим идеологию теории распознавания образов. В результате получена так называемая трансферная функция в виде уравнения множественной линейной регрессии

D = -16,8593Ga -110,082La + 134,026Ce + 2,14971Ti - 71,1397I + 103,454Rb - 9,07378Y +84,3555Br - 31,6698Sr - 37,4924Ba + 120,44418,

которое позволило реконструировать дендрохронологический параметр на весь временной интервал 90-2005 гг. с коэффициентом корреляции на интервале обучения 1828-2005 гг. равным 0.9. Тренд увлажненности на реконструированном профиле указывает на общую аридизацию климата за последние 1100 лет. Причем, на относительно влажном раннем этапе 90-900 лет отрезок 3-4 веков характеризуется более сухими условиями, близкими к современным.

Палинологические исследования донных осадков озера (пробы по 1 см) на основе изменения общего состава спектров позволили установить две фазы в изменении растительности данного региона. В интервале 20-10 см спектры характеризуют распространение лиственничных лесов с сосной, березой, ольхой, елью и пихтой. Спектры интервала 10-0 см. указывают на увеличение доли травянистой растительности, среди которой отчетливо выделяется увеличение роли полыни. Одновременно происходит уменьшение в составе деревьев доли сосны, лиственницы с увеличением роли берез. Из состава лесов исчезают ель и пихта. Реконструируются ландшафты близкие к современным. Современная растительность района работ представлена березово-лиственничными лесами, ерниковыми и рододендровыми лиственничниками, остепненными сосняками. По берегам озера в условиях избыточного увлажнения расположены осоково-разнотравные и разнотравно- злаковые природные комплексы.

По историческим сведениям выделяется период 1719-1735 гг. длительной засухи и вспышки массового размножения серой лиственничной листовертки и других вредителей [6]. Ему отвечает “древесно-кустарниковый” минимум на палинологической диаграмме на глубине 3-4 cм, или 1655-1745 гг. на шкале времени, а также минимум на реконструкции локальной древесной хронологии 1725-1750 годов. Смена растительности, вызванная аридизацией климата и приуроченная к глубине 9.5-10.5 см, отвечает рубежу 12 века (1090-1180 годы). На графике реконструкции прироста древесины данное событие отмечено минимумом (1090-1130 гг.), характерным для колебаний 4 и 5 порядков с периодичностью 100-150 и 20-40 лет, соответственно.

Таким образом, получена временная развертка эколого-геохимических индикаторов (пыльца, радиальный прирост древесины, содержания микроэлементов в озерных осадках), позволившая выделить события (засухи, смены биоценозов), а также построить непрерывную реконструкцию климатических параметров региона с высоким временным разрешением (4 года) за последние 1900 лет. Данный временной ряд уточняет, в частности, известные качественные тенденции аридизации – увлажненности в Евразии за последние 210 лет – т.н. циклы Брикнера. Наметившиеся вековые и более краткосрочные периоды аридизации в общих чертах не противоречат эволюции растительных сообществ в регионе по палинологическим данным.

Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН, Чита

Отложения, слагающие террасовые уровни в бассейне р. Чикой, которые содержат хорошо изученные археологические памятники Студёновского археологического полигона (Константинов, 1994; Goebel T., Waters M.R., Buvit I et. al, 2000; Константинов, Константинов, Васильев и др., 2003 и многие др.), являются уникальными объектами, позволяющими реконструировать растительный покров в прошлом всего бассейна реки. Осадки II террасы, в пределах древнего поселения Студёное-2, фиксируют историю накопления отложений на протяжении позднего плейстоцена-голоцена. Детальные палинологические исследования разреза террасы показали, что в спектрах отложений её нижней части (слои VIII ,VII) преобладает пыльца травянистых растений (65-82%) семейства сложноцветных (Asteraceae), преимущественно цикориевых (Cichoriaceae). Пыльца древесных растений, практически, отсутствует. Единичные находки пыльцы сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и берёзы (Betula sect. Albae) вероятно, являются привнесёнными. Содержание пыльцы ивы (Salix sp.) в спектре до 7%, постоянно присутствует пыльца семейства осоковых (Cyperaceae), споры сфагновых (Sfagnum sp.) и бриевых мхов (Bryidea).

Состав палинологических спектров свидетельствует о том, что в долине реки были распространены тундровые ивнячково-зеленомошные и осоково-зеленомошные сообщества, свидетельствующие о холодных и влажных климатических условиях. Массовое расселение в составе травянистой растительности цикориевых, связывают с усилением деструкции почвенного покрова в наиболее активную фазу сартанского похолодания. (Деревянко, Шуньков, Агаджанян и др., 2003). В основании разреза получена абсолютная датировка С¹⁴ – 20,6 тыс.л.н. (Константинов, Константинов, Васильев и др., 2003), которая подтверждает то, что формирование осадков террасы началось в холодную эпоху раннего сартана (поздний плейстоцен).

Выше по разрезу (слои VI-V) в спектрах появляется пыльца древесных растений: ели (Picea sp.), лиственницы (Larix sp.), пихты (Аbies sp.), сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), сосны сибирской (Pinus sibirica (R.) Mayr.), ольхи (Alnus sp.) и вяза (Ulmus sp.). С появлением пыльцы темнохвойных, в спектрах доминируют споры кочедыжниковых, гроздовника, печёночников (58-63%). Климат во время накопления вмещающих пыльцу и споры отложений, становится теплее. Из слоя V известны геохронологические данные – 16-17 тыс.л.н.

Состав палиноспектров слоя IV свидетельствует о новом похолодании климата. В составе спектров вновь преобладает пыльца трав (79-89%) со значительным содержанием цикориевых, присутствует обедненный таксономический состав группы древесных растений (пыльца ели и лиственницы). О позднеплейстоценовом возрасте этой части разреза свидетельствуют остатки млекопитающих: бизона, байкальского яка, винторогой антилопы, а также археологические находки. Абсолютные даты фиксируют возраст отложений в интервале 13-12 тыс.л.н., что позволяет рассматривать их в составе позднего сартана.

Осадки слоя III к сожалению, содержали немногочисленные остатки пыльцы и спор четвертичного времени, не позволяющие корректно оценить ландшафтную обстановку территории. В нём установлены находки мелкой фауны, видовой состав которых указывает на существование сухостепных ландшафтов (Хензыхенова, Константинов, Разгильдеева, 1999).

Покровный слой II второй террасы датирован временем 8,0-6,5 тыс.л.н. (Константинов, 1994). В средней части слоя получен спектр, характеризующий распространение видов лесной растительности: сосны, кедра, пихты и вяза. В нем сделаны археологические находки, а также найдены остатки мелких грызунов лесных видов, подтверждающие голоценовый возраст осадков.

В почвенно-растительном слое террасы установлены спектры, в составе пыльцы которых превалирует пыльца древесно-кустарниковых растений (53-71%), характеризующих распространение лиственнично-берёзовых лесов с участием пихты, ели с широкими зарослями из кустарниковой берёзки Betula sect. Nanae. Существование лесных ассоциаций в это время подтверждает и участие в составе спектров спор сфагнума (Sphagnum sp.), плаунов (Lycopodium clavatum L., Lycopodium complanatum L.), гроздовника (Botrychium sp.) и спор кочедыжниковых (Polypodiaceae).

Выделенная последовательность палинологических комплексов в отложениях второй террасы позволяет реконструировать растительность и частично проследить колебательные изменения климата на протяжении сартана – голоцена бассейна р. Чикой Западного Забайкалья. Данные палинологического анализа указывают на то, что ландшафтно-климатическая ситуация позднего плейстоцена в рамках сартанского периода в Западном Забайкалье не была однородной.

В ранний период холодной и влажной сартанской эпохи были распространены тундровые ландшафты. Эта часть разреза характеризуется накоплением мелкозернистых иловатых песков и сизых илов. На рубеже в 17-16 тыс.лет.н. наступают более теплые климатические условия, благоприятные для распространения видов древесной растительности. В ее составе появляются ель, пихта, сосна, ольха и вяз. Отложения представлены переслаиванием тонкозернистых серых и отмытых белесоватых песков, а также тёмно-серых супесей. После потепления вновь наступает похолодание, несколько меньшее по амплитуде, чем в нижней части разреза, фиксируемое обеднением состава древесных растений. В разрезе - светло-коричневые полимиктовые пески и более тёмные серовато-коричневые супеси. В последний период сартана климат становится более сухим.

Несмотря на то, что из фауны млекопитающих плейстоцена в Западном Забайкалье преобладали обитатели открытых пространств (Алексеева и др., 2000), исследуемая территория не оставалась полностью «безлесной». В изученных спектрах пыльца лиственницы встречается по всему разрезу. Это свидетельствует о постоянном присутствии её в составе растительности. Кроме нее, в фазы относительного потепления, расселялись ель, пихта и вяз.

Голоценовому периоду присуща резкая экспансия лесных сообществ из ели, пихты, сосны и берёзы, что указывает на стабильное потепление.