CC BY
160
Terra Humana
ПРИРОДНАЯ СРЕДА
УДК 551 ББК 26.237
в.в. Украинцева
метод реконструкции климатов прошлого и прогнозирования климата в будущем на основании ДАННЫХ СПОРОВО-ПЫЛЬЦЕВОгО АНАЛИЗА
Представлен принципиально новый метод реконструкции климатов прошлого на основании данных спорово-пыльцевого анализа. Метод базируется на зональном принципе. В его основе лежит использование «Индексов сходства» (Similarity Indexes), которые рассчитываются для спорово-пыльцевых спектров отложений любого генезиса и возраста. Индексы сходства позволяют установить объективную связь, которая существует между компонентами фоссильных спорово-пыльцевых и рецентных спорово-пыльцевых спектров, и, следовательно, связь между современной растительностью, растительностью прошлого и климатом. Предлагаемый метод позволяет не только реконструировать элементы климатов прошлого в сравнении с современными его элементами, но и прогнозировать изменения климата в будущем на региональном и глобальном уровнях.
Ключевые слова:
климат, элемент климата, палеоклиматическая реконструкция, тип климата, сезон, прогноз изменений элементов климата, спорово-пыльцевой анализ, спорово-пыльцевой спектр отложений, индекс сходства, корреляция
Проблема прогноза изменений климата в будущем - ближайшем и более отдаленном - одна из важнейших проблем современности. Над этой проблемой работают многие научные коллективы и межправительственные комиссии разных стран, поскольку от характера изменения климата
на нашей планете зависит жизнь и процветание сообществ разных стран и каждого из членов этих сообществ. Эта проблема связана напрямую с проблемой реконструкции изменений климата в прошлом, так как дать надежный прогноз любого явления или события можно лишь в том случае, если есть представление о том, как развивалось то или другое явление или событие в прошлом и каково его современное состояние.
Как известно, для реконструкции климатов прошлого очень широко используются данные спорово-пыльцевого метода исследований. В основе этого метода лежит принцип актуализма: «There is only one fact in pollen analysis that always holds true: a pollen grain of a plant species came from of specimen of that species»1. Но есть еще и другой факт, который всегда остается верным: пыльца, споры растений, оседая на поверхность Земли, формируют спорово-пыльцевые спектры (СПС). Что такое спорово-пыльцевой спектр? Это понятие трактуется в литературе все еще по-разному. Наиболее точное определение этого понятия дали, на мой взгляд, В.П. Гричук и Е.Д. За-клинская2. Под спорово-пыльцевым спектром ими понимается совокупность пыльцы, спор растений, как выпадающих на современную земную поверхность, так и обнаруживаемых в ископаемом состоянии, выраженная в виде процентного соотношения составляющих.
Из приведенного выше ключевого определения спорово-пыльцевого спектра вытекает связь между составом ископаемых СПС и составом СПС современных поверхностных проб. Оказалось, что эту связь можно выразить через числовой критерий. Этот критерий был недавно установлен мною и назван индексом сходства - Similarity Index (SI)3. Таким образом, появилась реальная возможность выразить через индексы сходства связь, которая существует между компонентами современного растительного покрова и компонентами растительного покрова, а следовательно, и климата прошлых эпох в любом из районов исследований. Следует подчеркнуть, что введенный индекс позволяет осуществлять надежную корреляцию ископаемых СПС на зональном и фитоценотическом уровнях.
Этот новый прием оценки ископаемых СПС был успешно использован нами при изучении проб, взятых из торфяника в бассейне реки Фомич, юго-восточная часть полуострова Таймыр (71° 42’ с. ш., 108° 03’ в. д.)4. Используя оригинальные данные М.И. Нейштадта и Л.Н. Тюлиной5, я рассчитала индексы сходства для шести компонентов СПС из склоновых отложений реки Майн, приток реки Анадырь: Betula, Alnus, Abies, Pinus pumila, Larix, Salix. Оказалось, что вычисленные индексы сходства надежно работают на выводы авторов, сделанные 100 лет назад! Это дает мне основание быть уверенной в том, что применение индексов сходства при палинологических исследованиях позволяет исключать элемент субъективизма при палеогеографических реконструкциях и корреляциях, о котором в свое время писал В.П. Гричук6.
Разработанный мною новый метод реконструкции климатов прошлого базируется на зональном принципе. В его основе лежит использование индексов сходства, которые рассчитываются для таксонов зонального
Среда обитания
Terra Humana
уровня («общий состав»), растений- доминантов и кодоминантов в составе спорово-пыльцевых спектров отложений любого генезиса и возраста. Именно здесь необходимо отметить, что понятие «общий состав» спорово-пыльцевых спектров, введенное в практику спорово-пыльцевого анализа В.П. Гричуком и Е.Д. Заклинской7, является интегральным. Это фундаментальное понятие биогеографического уровня, которое имеет важнейшее значение при реконструкции зональных типов растительности и ландшафтов, их эволюции во времени и пространстве и, несомненно, при реконструкции климатов прошлого. Именно «общий состав» спорово-пыльцевых спектров, как рецентных, так и ископаемых, отражает зональную структуру растительных ассоциаций. Однако в работах зарубежных коллег это понятие практически не используется. К сожалению, эта тенденция стала проявляться и в работах палинологов нашей страны, в особенности в связи с применением программы ТИш-Graph при построении спорово-пыльцевых диаграмм. При таком подходе, образно говоря, вместе с водой из ванны выплескивают и ребенка: «общий состав» - ценнейший инструмент при палеобиогеографических реконструкциях, стратиграфических построениях и корреляциях природных явлений и событий. Именно «общий состав» спорово-пыльцевых спектров является источником информации о сообществах растительного покрова зонального уровня, а следовательно, и климата. Последний развивается длительно и устойчиво, поэтому основные закономерности, установленные для современного климата, могут быть распространены на климаты прошлых эпох и использованы для прогнозных построений изменения климата в будущем.
Ниже представлена методика реконструкции климатов прошлого с использованием индексов сходства, которая разработана на результатах изучения конкретного геологического разреза: это названный выше верховой торфяник мощностью 2, 62 м на левом берегу реки Фомич.
Методика
При реконструкции климатов прошлого на основании данных, получаемых при изучении проб методом спорово-пыльцевого анализа, следует использовать следующие приемы.
1. «Общий состав» ископаемых СПС и «общий состав» СПС поверхностных проб подразделить на четыре группы, соответствующие четырем группам жизненных форм растений: 1) пыльца деревьев, 2) пыльца кустарников и кустарничков, 3) пыльца трав и мелких кустарничков (Саз-зюре, Вгуаз, Уассттт, другие кустарнички), 4) споры споровых растений.
2. Выявить доминанты и кодоминанты в составе ископаемых СПС и в составе СПС поверхностных проб.
3. Рассчитать индексы сходства для вышеназванных таксонов «общего состава», доминантов и кодоминантов. Индексы сходства рассчитываются по следующей формуле:
X/Y = SI,
где X - содержание пыльцы, спор любого таксона в ископаемом спорово-пыльцевом спектре, выраженное в процентах;
Y - содержание пыльцы, спор того же самого таксона в составе споровопыльцевого спектра современной поверхностной пробы;
SI - индекс сходства (Similarity Index).
Индекс сходства - это и есть тот критерий, который позволяет выразить связь, существующую между компонентами ископаемых СПС и соответствующими компонентами современных поверхностных проб. В числовом значении это десятичная дробь, выражаемая в следующем виде: SI > 0; графически это точка на оси координат. Прием расчета индексов сходства наглядно иллюстрирует таблица 1.
Индекс сходства можно рассчитать для любого из компонентов ископаемых СПС; однако этот индекс может быть получен только в том случае, если изучение фоссильных и рецентных проб производится сопряженно.
таблица 1. Индексы сходства, рассчитанные для пыльцы группы деревьев в составе спорово-пыльцевых спектров из отложений второй надпойменной террасы реки Фомич8.
N пробы, л итоло-гия Пыльца
Деревьев Larix gmelinii Дальнезаносная пыльца деревьев
Кол- во % SI Кол- во % SI Кол- во % SI
1, пов. проба 78 18,6 1 53 12,6 1 25 5,9 1
2, торф 91 16,0 0,86 68 12,0 0,95 23 4,0 0,68
3, торф 63 20,0 1,1 42 13,4 1,06 21 6,6 1,1
4, торф 60 13,4 0,72 50 11,2 0,88 10 2,2 0,37
5, торф 18 4,6 0,25 14 3,6 0,28 4 1,0 0,17
6, торф 14 4,3 0,23 12 3,7 0,29 2 0,6 0,10
7, торф 29 5,9 0,32 28 5,7 0,45 1 0,2 0,03
8, торф 20 4,2 0,22 19 4,0 0,32 1 0,2 0,03
9, супесь 31 5,9 0,31 17 3,3 0,26 14 2,6 0,44
4. Методом ареалограмм установить район совместного произрастания растений доминантов и кодоминантов, определенных в составе фоссильных СПС. Этот район является районом-аналогом для фоссильных таксонов зонального и фитоценотического уровней. Данные метеостанции, расположенной в районе-аналоге, или данные ближайших к нему метеостанций, полученные путем интерполяции, правомерно использовать для реконструкции элементов климата в районе исследований.
Среда обитания
Terra Humana
5. При реконструкции использовать следующие элементы климата:
1) средняя температура воздуха за июль (или август для арктических и горных районов); 2) средняя температура воздуха за январь; 3) среднегодовая температура воздуха; 4) сумма температур воздуха выше 0 °С; 5) сумма осадков за год; 6) сумма осадков за период с температурами воздуха выше 0 °С, выраженная в процентах от суммы осадков за год. Сумму температур воздуха за весь период со средней суточной температурой выше 0 °С получаем путем сложения с нарастающим итогом сумм температур за отдельные полные и неполные месяцы, входящие в этот период (Справочник по климату, 1969). Сумма температур воздуха является интегральной характеристикой температурного режима, которая отражает ресурсы тепла, обусловленные радиационным балансом любой территории.
6. Реконструкцию элементов климата, названных выше, производить по следующей формуле:
г = R ■ 81 (1),
п п п 4 /?
где гп - любой из перечисленных выше элементов климата, реконструируемых для района исследований;
Rn - любой из перечисленных выше элементов современного климата района-аналога;
811 - индексы сходства зонального уровня, которые рассчитываются для элементов «общего состава».
Вышеперечисленные элементы климата и индексы сходства, которые используются при реконструкции, для удобства их применения обозначены следующим образом:
R1 - средняя температура июля (°С);
R2 - средняя температура января (°С);
R3 - среднегодовая температура (°С);
R4 - сумма температур воздуха выше 0 °С;
R5 - сумма осадков за год (мм);
R6 - сумма осадков за период с температурами выше 0 °С, выраженная в процентах от суммы осадков за год;
8^ - индекс сходства для группы пыльцы деревьев;
812 - то же для группы пыльцы кустарников и кустарничков;
г - реконструируемые соответственно вышеперечисленные элементы климата.
В нашем конкретном случае вышеприведенная формула (1) принимает следующий вид:
Г1-6 = Rl-6 '811 или 812 (2)
Естественно, что в каждом конкретном случае число элементов климата при проведении реконструкций может варьироваться, что зависит от конкретных задач, стоящих перед исследователями.
Введя в формулу (2) перечисленные выше элементы климата района-аналога (R1-R6) и индексы сходства (81р 812), получаем соответствующие реконструированные элементы климата - г^-^.
Для реконструкции вышеназванных элементов климата в бассейне р. Фомич были использованы данные метеостанции поселка Хатанга, расположенного в 200 км от района наших исследований на северном пределе распространения редкостойных лесов, образованных лиственницей Гмелина Ьапх gmelinii (Вирт.). Это единственная лесообразующая порода лесотундровых редколесий и северотаежных горных лесов в восточной части Таймыра; южнее, в среднем течении р. Котуй, к ней изредка примешивается ель. Самые северные в мире редколесья и даже редкостойные леса находятся в нижнем течении правого притока реки Хатанга - реки Лукунской под 72° 35’ с. ш. Настоящие северотаежные леса начинаются по долине реки Котуй, несколько южнее ее впадения в реку Хатанга; их «острова» встречаются также в долине реки Фомич, причем для них свойственно наличие комплекса характерных таежных видов сосудистых расте-
«-» О
ний и мхов9.
Данные, которые получены в результате реконструкции шести вышеперечисленных элементов климата для бассейна р. Фомич, представлены ниже (табл. 2, рис. 1).
таблица 2. Показатели тепло- и влагообеспеченности бассейна р. Фомич, север Анабарского нагорья, в течение последних 10 500±140 лет.
Время AD / BP yrs Фито- хрон Индекс сходства SI 1 SI2 Температура воздуха, 0С Осадки, мм Тип кли- мата
Июля Января Средняя за год У Т за 5-9 м-цы S за год Z за 5-9 м-цы / % от Еза год
19532003 гг. И 4 1 1 12,3 -33,8 -13,4 837 348 203 / 58,0 Лес- ной
500±60 П 3 0,95 0,34 11,7(-0.6) -32,1(-1,7) -12,7(-0,7) 795(-42) 312(-36) 193 / 62,0 “
3660±60 II 2 1,1 1,31 13,5(+1,2) -37,2(+3,4) -14,7(+1,3) 921(+84) 383(+35) 223 / 58,0 “
5720±60 и , 0,90 0, 90 11,1(-1,2) -30,4(-3,4) -12(-1,4) 753(-84) 313(-35) 183 / 58,0 “
7040±60 1 4 0,28 0,83 10,2(-2,1) 10,2(-2,1) -11,2(-2,2) 695(-142) 289(-59) 168 / 58,3 Тун- дро- вый
7530±70 1 3 0,29 0,52 6,4(-5,9) -17,6(-16,2) -7,1(-6,4) 435(-402) 181(-167) 106 / 58,6 “
8150±60 1 2 0,45 0,80 9,8(-2,5) -27(-6,8) -10,7(-2,7) 670(-167) 278(-70) 162 / 58,0 “
10500±140 1 2 0,32 0,80 9,8(-2,5) -27(-6,8) -10,7(-2,7) 670(-167) 278(-70) 162 / 58,0 “
1 , 0,26 1,41 19 -52,4 -20(-6,6) 1266(+329) 539(-191) 336 / 62,0
SI, - группа деревьев
SI2 - группа кустарников и кустарничков
Примечание. Здесь и далее: AD - наше время; BP yrs (Before Present yrs) - годы до современности. Введенный термин «фитохрон» обозначает тип растительности, существовавший на исследованной территории в определенный, датированный методом радиоуглеродного анализа, период времени в прошлом и характеризующийся определенным сочетанием индексов сходства для групп пыльцы и спор зонального и фитоценотического уровней.
В скобках даны отклонения от современных значений показателей климата.
Среда обитания
Terra Humana
Рисунок 1. Динамика основных элементов климата в бассейне реки Фомич в течение последних 10 500±140 лет.
ФИТОХРОН AD/14 ws bp Индекс сходства (Б!) Температура,°С Осадки, мм
III X аТ|_Х|| 0 10 0 -10 -20 -30 -40 0 -10 -20 У Т за год за V-IX м-цы V-IX 400 500 600 700 800 900 0 200 400 « 100 200 300
Название Индекс
Larix gmelinii s.l. Larix gmeünii s.!. Larix gmelinii Larix gmelinii Duschekia fruticosa Duschekia fruticosa Duschekia fruticosa, Betula exilis Betula exilis, Duschekia fruticosa II, II, II, II, h /з /, /. /, 1953-2003 500 ±60 1400-1470 гг.до н.э. 3660 ±60 2135-2079 гг.до н.э. 5720 ±60 4669-4463 гг.до н.э. 7040 ±60 5985-5841 ггЛон.э. 7530 ±70 6443-6261 гг.до н.э. 8150 ±60 7315-7065 гг.до н.э. 10500 ±140 10650-10275 гг.до н.% 81, 1 0.95 1.1 0.90 812 0.83 0.52 0.80 0.80 1.55 ш пт
По количественным характеристикам элементов климата в бассейне р. Фомич и их динамике на графиках (рис. 1) отчетливо прослеживается два типа климата - тундровый и лесной; они полностью соответствуют двум типам фитохронов, установленных нами ранее для этого10. При реконструкции элементов климата, которые характеризуют фитохрон лесного типа, в вышеприведенную формулу вводили индекс сходства Б^; для фи-тохрона тундрового типа в эту формулу вводили индекс сходства Б12. Проведенные реконструкции названных выше элементов климата показали, что при 51 > 0,5 сразу получаем реконструируемые элементы климата; при 51 < 0,5 - получаем отклонения от современных значений любого из элементов климата; вычтя полученную величину отклонения из современного его значения, получаем значение реконструированного элемента климата.
Тундровый тип климата приходится на интервал времени 10 500±140 лет ВР (10 650-10 275 гг. до н. э.) - 7040±60 лет ВР (5985-5841 гг. до н.
э.). Этот тип климата господствовал здесь более 3500 лет. Для него характерны менее теплые, чем в 20-м столетии, летние сезоны: Т составляла 9,8-10,2 °С (12,3 °С) (здесь и далее в скобках даны значения показателей современного климата); суммы температур за период выше 0 °С (далее ЕТу1_1Х) достигали 670-695 °С (837 °С). Зимние сезоны были более теплые, чем в 20-м столетии: Т1 составляла -27 - 28 °С (-33,8); более высокими были среднегодовые температуры воздуха: -10,7-11,2 °С (-13,4 °С); годовое количество осадков было меньше, чем в 20-м столетии, причем 58 % их выпадало в течение безморозного периода.
Коренная перестройка климата происходит между 7040-5720 гг. ВР: тундровый тип климата сменяется лесным. Это нашло отражение в изменении растительного покрова. Тундры современного южного типа с участием ольховника фш^еЫа/тийсоза), господствовавшие в этом регионе почти 3500 лет (фитохрон 11-4), сменяются лиственничными лесами, образованными лиственницей гмелина (фитохрон 111-4) (табл. 3). Здесь следует подчеркнуть, что Бш^еЫа/тиЫсоза является мощным эдификатором тундр южного типа11.
Лесной тип климата приходится на интервал времени 5720±60 лет ВР (4669-4463 гг. до н. э.) - 500±60 лет ВР (1400-1470 гг. н. э.) - современность. Тепло- и влагообеспеченность в этот временной интервал возрастают (см. табл. 2). Летние сезоны становятся более теплыми, чем летние сезоны 7040±60 лет ВР и летние сезоны 20-го столетия: Т повышается до 11,1-11,7 °С, максимально до 13,5 °С; сумма положительных температур воздуха за безморозный период также повышается до 595-753 °С, максимально до 921 °С. Однако зимние сезоны стали более холодными, чем зимние сезоны в интервале времени 10 500±140 лет ВР (10 650-10 275 гг. до н. э.) - 7040±60 лет ВР (5985-5841 гг. до н. э.); Т; составляют 30,4-37,2 °С; среднегодовые температуры воздуха понизились до -12,0-12,7 °С, максимально до -14,7 °С; количество осадков за год возрастает до 313-383 мм, причем большая их часть (58-62 %) приходится на безморозный период.
Представленные выше характеристики двух типов климата, данные таблицы 2 и рисунка 1 свидетельствуют о том, что в первую половину голоцена (10 500-7040 лет ВР) климат в этом регионе был достаточно устойчив. Лишь 7530±70 лет ВР произошло резкое похолодание: средние температуры воздуха в июле снижались до 6,4 °С (+12,3 °С); И Т снижается до 435 °С (837 °С); однако зимние температуры воздуха были значительно выше, чем в 20-м столетии: Т; достигала -17,6 °С (-33,8 °С); повышалась и среднегодовая температура воздуха до -7,0 °С (-13,4 °С). Но уже 7040±60 лет ВР, то есть через 490 лет, климатический режим, который был здесь до этого похолодания, практически восстанавливается. Причем летние сезоны в течение первой половины голоцена были менее теплыми, чем летние сезоны 20-го столетия, тогда как зимние сезоны были более теплыми, чем зимние сезоны 20-го столетия. Отклонения по всем реконструированным элементам - отрицательные в сравнении с элементами климата 20-го столетия.
Климат второй половины голоцена, начиная с 5720±60 лет ВР и вплоть до современности, характеризуется попеременными колебаниями: ср. данные табл. 2.
Таким образом, приведенные выше данные (табл. 2, рис. 1) позволили впервые составить объективное представление о характере тепло- и вла-гообеспеченности бассейна р. Фомич (71° 42’ с. ш., 108° 03’ в. д.) в течение всего голоцена.
По основным элементам климата, реконструированным для последних 10 500±140 лет ВР, выявлены следующие очень важные закономерности.
1). Более теплые, чем в 20-м столетии, зимние сезоны прослеживаются в этом регионе в первую половину голоцена - с 10 500±140 лет и вплоть до 5720±60 лет ВР. Отклонения по всем реконструированным элементам климата в этот длительный период времени - отрицательные.
2). Во вторую половину голоцена, начиная с 5720±60 лет ВР, климатическая ситуация меняется: климат становится, с одной стороны, более теплым в сравнении с первой половиной голоцена, а с другой стороны, менее устойчивым. В климатический оптимум, который приходился в этом регионе на суббореальный период голоцена (3660±60 лет ВР), ситуация
Среда обитания
Terra Humana
изменилась в корне: летние сезоны стали более теплыми относительно летних сезонов 20-го столетия - Т достигала 13,5° С (12,3° С); сумма положительных температур за (VI) У11-1Х месяцы также возрастает до 921 °С (837 °С); количество осадков за год возросло до 383 мм (348 мм); зимние сезоны стали более холодными в сравнении с зимними сезонами 20-го столетия - Т достигали -37,2° С (-33,8 °С); среднегодовые температуры были более низкими в сравнении с 20-м столетием: -14,7 °С (-13,4 °С). Отклонения по всем реконструированным элементам климата в это время - положительные.
3). Более холодным, чем в 20-м столетии, летним сезонам сопутствовали более теплые зимы; более теплым, чем в 20-м столетии, летним сезонам сопутствовали более холодные зимы (ср. данные табл. 5). Установленная связь представляет собой как бы «два крыла» единого природного процесса. Эти своеобразные «крылья» были достаточно устойчивы в первую половину голоцена - 10 500±140 лет ВР - 7040±60 лет ВР. Во вторую половину голоцена, начиная с 5720±60 лет ВР, устойчивость «крыльев» природного процесса как бы колеблется, что отражает колебания климата в интервале времени 5720±60 лет ВР - 500±60 лет ВР (1400-1470 гг. н. э.)-современность.
Итак, изучив верховой торфяник из бассейна р. Фомич, мы получили впервые непрерывную информацию о естественной эволюции растительного покрова и климата в юго-восточной части полуострова Таймыр в течение более чем 10 500 лет.
Приведенные выше данные иллюстрируют долгопериодические (5000 лет), среднепериодические (2400 лет) и короткопериодические (490 лет) изменения климата, которые характеризуются потеплениями и похолоданиями. В течение 20-го столетия многолетние зональные температуры воздуха свидетельствуют повсюду об их повышении около 1 °С, но с большой вариабельностью: (1) общее потепление с 1900 по 1940 гг.; это потепление лучше всего проявлялось с 1920 по 1940 гг.; (2) общее похолодание с 1940 по 1970 гг.; (3) общее потепление с 1970 г., которое все еще продолжается12. Однако, по данным Н.В. Ловелиуса13, в последние годы 20-го столетия отмечена тенденция к снижению прироста ширины годичных колец у лиственницы гмелина Ьапх gmеlinii (dahuтica) в урочище Ары-Мас, на северном пределе ее ареала на Таймыре. Чрезвычайно важным является продление серии этих годичных колец до 1996 года, подтвердившее тенденцию снижения ширины их прироста за последние 26 лет: 1960-1969 гг. (0,518 мм); 1970-1979 гг. (413 мм); 1980-1989 гг. (0,456 мм); 1990-1996 гг. (0,376 мм). Это может указывать, по мнению Н.В. Ловелиуса, на ухудшение условий роста и развития этой древесной породы и, следовательно, на похолодание. «Однако сколь долго продлится это похолодание, сказать пока трудно; но если судить об устойчивости направленных колебаний в прошлом, то это внутривековое колебание может быть достаточно продолжительным»14.
Мы полагаем, что отмечаемые явления потепления современных зим на полуострове Таймыр15 и в ряде других высокоширотных районов Ар-
ктики16 как раз и могут быть свидетельством явления начала похолоданий летних сезонов, что было характерно для первой половины голоцена в районе наших исследований (ср. данные табл. 2 и рис. 1).
Приведенные выше элементы климата, реконструированные нами для юго-восточной части полуострова Таймыр, отчетливо коррелируют с динамикой пятен на Солнце, реконструированных для последних 11 тыс. лет для средних широт Северного полушария17, что указывает на глобальный характер изменения климата на Земле под воздействием Солнца в течение голоцена. Таким образом, у нас есть все основания использовать данные, полученные нами по изменению климата в течение голоцена на полуострове Таймыр, как аналог и инструмент для прогноза изменения климата в будущем для этого региона. Причем теперь для прогнозных построений в этом регионе есть два исторически достоверных, установленных нами аналога: похолодание в так называемый малый ледниковый период 500±60 лет ВР (1400-1470 гг. А. D.) и потепление в суббореальный период голоцена 3660±60 лет ВР. Однако в связи с изложенными выше фактами строить прогноз изменения климата на будущее целесообразно по двум сценариям: для похолодания и для потепления, чтобы быть готовыми и к тому, и к другому. Прогноз для наглядности представлен в виде таблицы 3.
Таблица 3. Сценарий прогноза изменений элементов климата для территории полуострова Таймыр (в скобках даны отклонения от современных значений).
Время ЛБ / ВР уге Фи- то- хрон Индекс сходства БІ1 БІ2 Температура воздуха, 0С Осадки, мм
Июля Января Средняя за год Е Т за 5-9 м-цы Е за год Е за 5-9 м-цы / % от Е за год
ПРОГНОЗ
Потепление 13,5(+1,2) -37,2(+3,4) -14,7(+1,3) 921(+84) 383(+35) 223 / 58,0
Похолодание 11,7(-0.6) -32,1(-1,7) -12,7(-0,7) 795(-42) 312(-36) 193 / 62,0
1953-2003 гг. П4 1 1 12,3 -33,8 -13,4 837 348 203 / 58,0
500±60 П, 0,95 0,34 11,7(-0.6) -32,1(-1,7) -12,7(-0,7) 795(-42) 312(-36) 193 / 62,0
3660±60 ІІ2 1,1 1,31 13,5(+1,2) -37,2(+3,4) -14,7(+1,3) 921(+84) 383(+35) 223 / 58,0
5720±60 П, 0,90 0,90 11,1(-1,2) -30,4(-3,4) -12(-1,4) 753(-84) 313(-35) 183 / 58,0
7040±60 І4 0,28 0,83 10,2(-2,1) -28(+5,8) -11,2(-2,2) 695(-142) 289(-59) 168 / 58,3
7530±70 I, 0,29 0,52 6,4(-5,9) -17,6(-16,2) -7,1(-6,4) 435(-402) 181(-167) 106 / 58,6
8150±60 І2 0,45 0,80 9,8(-2,5) -27(-6,8) -10,7(-2,7) 670(-167) 278(-70) 162 / 58,0
10500±140 I 2 0,32 0,80 9,8(-2,5) -27(-6,8) -10,7(-2,7) 670(-167) 278(-70) 162 / 58,0
I 1 0,26 1,41 19(+6,7) -52(+18,6) -20,0(-6,6) 1266(+329) 539(-191) 336 / 62,0
Б11 - группа деревьев
Б12 - группа кустарников и кустарничков
Среда обитания
Terra Humana
В случае похолодания климата летние сезоны в этом регионе будут холоднее, чем летние сезоны 20-го столетия: средняя температура июля станет ниже на 0,6 °С, чем в 20-м столетии (12,3 °С); сумма температур за VII-IX месяцы будет также на 42° ниже (837 °); однако зимние сезоны станут более теплыми: средняя температура января будет выше средней многолетней температуры 20-го столетия на 1,7 °С; среднегодовая температура воздуха также повысится на 0,7 °С в сравнении со среднегодовой температурой 20-го столетия; осадков в среднем выпадет на 36 мм меньше, чем в 20-м столетии (312 мм), но 62 % их (193 мм) будет приходиться на летние сезоны (см. табл. 6). В связи с этим возникнет опасность наводнений. Именно здесь следует отметить тот факт, что проведенными нами исследованиями в системе рек Медвежья и Котуй впервые был установлен феномен палеонаводнений для юго-восточной части полуострова Таймыр. Начиная со второй половины суббореального периода голоцена, а именно с 3900±60 лет ВР, наводнения в этом регионе происходят постоянно. Судя по современной гидрологической ситуации, уровень подъема вод во время половодий достигал 4 м и выше в реке Пра-Котуй и 1,5 м в реке Пра-Медвежья18.
В случае потепления климата летние сезоны в этом регионе будут более теплыми, чем в 20-м столетии: средняя температура июля будет на 1,2° выше, чем в 20-м столетии (12,3°), и составит 13,5 °С; сумма температур за VII-IX месяцы будет на 84° выше, чем в 20-м столетии, и достигнет 920 °С. Однако зимние сезоны станут холоднее, чем в 20-м столетии: среднеянварские температуры будут на 3,4 °С ниже среднеянварских температур 20-го столетия; среднегодовые температуры станут также ниже среднегодовых температур 20-го столетия на 1,3 °С. Отклонения по всем элементам климата ожидаются положительными.
Представленные выше два сценария прогноза изменения климата можно с уверенностью рассматривать для всего Таймыра, так как данные метеостанции поселка Хатанга, которые использованы нами для палео-климатических реконструкций, и данные метеостанции города Дудинка довольно близки и характеризуют климатические условия полуострова Таймыр в целом19.
Так что же нас ждет в предстоящие 10-20-50 лет? Дальнейшее потепление климата или похолодание? Ответ на этот вопрос кроется в солнечно-земных связях. Гелио-телескопические данные, характеризующие активность Солнца, - это альфа и омега для прогнозных построений изменения климата в будущем на нашей планете. Только синтез гелиотелескопических, палеогеографических и современных метеорологических данных позволяет давать полноценные как среднесрочные, так и долгосрочные прогнозы изменения климата и ландшафтной оболочки Земли в различных ее регионах. В связи с этим гелиотелескопические данные следует публиковать в открытой печати с тем, чтобы у исследователей была возможность использовать их для прогноза изменений климата в любом регионе Земли. Естественно, что
региональные прогнозы при этом будут иметь первостепенное значение. Этой важной и сложной проблеме будет посвящена наша специальная статья.
«Индексы сходства», рассчитываемые на основании данных метода спорово-пыльцевого анализа, - элемент интегральный, отражающий связь растительности и климата. Приведенные в нашей работе данные свидетельствуют о том, что предлагаемый метод реконструкции климатов прошлого с использованием индексов сходства работает надежно. Количественные характеристики климата, полученные этим методом, репрезентативны; их правомерно использовать для прогноза изменения климата как на региональном, так и на глобальном уровне.
Этот принципиально новый метод реконструкции климатов прошлого с использованием индексов сходства позволил впервые выявить естественную эволюцию климата для территории полуострова Таймыр в течение 10 500±140 лет, получить количественные характеристики важнейших его элементов и составить достоверный прогноз изменения климата для будущих 50 лет.
1 Fegri, К. and Iversen, J. Textbook of pollen analysis. 4 th ed. - Hafner, New York. - 1989.
- P. 137.
2 Гричук В.П., Заклинская Е.Д. Анализ ископаемых пыльцы и спор и его применение в палеогеографии. М., - 1948.
3 Ukraintseva V.V. Use of the index of similarity for the assessment of fossil spore-pollen spectra. - Современные проблемы палеофлористики, палеофитогеографии и фитостратиграфии. Труды Международной палеоботанической конференции. Москва, 17-18 мая 2005 г. Вып. 1. - М.: ГЕОС, 2005. - С. 314-318.
4 Ukraintseva V.V., Pospelov I.N. The first data on the history and evolution of vegetation and climate in the northern part of the Anabar Plateau in the Holocene. - Современные проблемы палеофлористики, палеофитогеографии и фитостратиграфии. Труды Международной палеоботанической конференции. Москва, 17-18 мая 2005 г. Вып. 1. - М.: ГЕОС, 2005. - С. 319-324; Украинцева В.В., Поспелов И.Н. Первые данные к истории растительности и климата в северной части Анабарского нагорья в голоцене // География и природные ресурсы. - 2006. № 3. - С. 87-94; Украинцева В.В., Поспелов И.Н. Первые данные об истории и эволюции растительного покрова и климата севера Анабарского нагорья в голоцене.
- Исследование природы Таймыра. Выпуск 5. Четвертичная история, климат, почвы, флора и растительность, животный мир. - Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2006. - С. 19-35.
5 Нейштадт М.И., Тюлина Л.Н. К истории четвертичной и послечетвертичной флоры района р. Майн, притока Анадыря // Труды Арктического института. Т. XL. Л., Изд-во Главного управления северного морского пути, 1936. - С. 259-280.
6 Гричук В.П. Палеоботаническое обоснование стратиграфического расчленения четвертичных отложений на территории СССР // Проблемы современной палинологии. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1984. - С. 51-54.
7 Гричук В.П., Заклинская Е.Д. Анализ ископаемых пыльцы и спор и его применение в палеогеографии. М., - 1948.
8 Ukraintseva V.V. Use of the index of similarity for the assessment of fossil spore-pollen spectra. // Современные проблемы палеофлористики, палеофитогеографии и фитостратиграфии. Труды Международной палеоботанической конференции. Москва, 17-18 мая 2005 г. Вып. 1. - М.: ГЕОС, 2005. - С. 314-318.
Среда обитания
Terra Humana
9 Поспелова Е.Б., Поспелов И.Н. Флора сосудистых растений Таймыра и сопредельных территорий. Часть 1. Аннотированный список флоры и ее общий анализ. М., - 2007.
10 Ukraintseva V.V., Pospelov I.N. The first data on the history and evolution of vegetation and climate in the northern part of the Anabar Plateau in the Holocene. - Современные проблемы палеофлористики, палеофитогеографии и фитостратиграфии. // Труды Международной палеоботанической конференции. Москва, 17-18 мая 2005 г. Вып. 1. - М.: ГЕОС, 2005. - С. 319-324; Украинцева В.В., Поспелов И.Н. Первые данные к истории растительности и климата в северной части Анабарского нагорья в голоцене // География и природные ресурсы. - 2006. № 3. - С. 87-94.
11 Матвеева Н.В. Зональность в растительном покрове Арктики. - СПб., 1998.
12 Serreze, M.C. and Barry, R.G. The Arctic Climate System. - Cambridge University Press. 2005.
13 Ловелиус Н.В. Изменение радиального прироста Larix gmelinii на Ары-Масе, температуры и осадков в Хатанге. // Исследование природы Таймыра. Выпуск 1. Закономерности пространственного размещения и взаимосвязи климата, растительности, почв, животного мира. Ландшафты. Труды Государственного биосферного заповедника «Таймырский».
- Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2001. - С. 85-97.
14 Там же. - С. 94.
15 Ловелиус Н.В. Метеорологические условия Хатанги и сопредельных территорий. // Таймыр. Малочисленные народы. Природные условия. Фауна.- СПб. - Хатанга, 2001. С. 69-84.
16 Serreze, M.C. and Barry, R.G. The Arctic Climate System. - Cambridge University Press. 2005. 385 p.
17 Solanki, S.K., Usoskin, I.G., Kromer, B., SchMsler, M. & Beer, J. Unusual activity of the Sun during recent decades to the previous 11,000 years. Nature 431, 1084-1087 (2004).
18 Украинцева В.В., Поспелов И.Н. Биостратиграфические свидетельства об экстремальных наводнениях в голоцене: полуостров Таймыр, Россия // Фундаментальные проблемы квартера: итоги изучения и основные направления дальнейших исследований. Материалы V Всероссийского совещания по изучению четвертичного периода. Москва, 7-9 ноября 2007 г. - М.: ГЕОС, 2007. - С. 424-427.
19 Ловелиус Н.В. Метеорологические условия Хатанги и сопредельных территорий.
- Таймыр. Малочисленные народы. Природные условия. Фауна. - СПб. - Хатанга, 2001.
- С. 69-84.
