WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Черенкова Елена Анатольевна ИЗМЕНЕНИЕ УВЛАЖНЕНИЯ СУББОРЕАЛЬНЫХ РАВНИННЫХ ЛАНДШАФТОВ РОССИИ В XX И XXI ВЕКАХ Специальность 25.00.30 – метеорология, климатология, агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в лаборатории климатологии учреждения Российской академии наук «Институт географии РАН».

Научный консультант: доктор географических наук, профессор Золотокрылин Александр Николаевич

Официальные оппоненты: доктор географических наук Шерстюков Борис Георгиевич кандидат географических наук Акентьева Елена Марковна

Ведущая организация: Учреждение Российской Академии Наук Институт водных проблем РАН

Защита состоится 17 апреля 2009 г. в 14 час. на заседании Диссертационного Совета Д.002.046.04 при Институте географии РАН по адресу: Москва, 119017, Старомонетный пер, 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГ РАН.

Текст автореферата диссертации размещен на официальном сайте Института географии РАН: http://igras.ru/.

Автореферат разослан ………………………..2009 г.

Отзывы на автореферат (2 экз.) просьба высылать по указанному адресу ученому секретарю (факс (495)939-00-33) или по электронному адресу: igras@geonet.igras.ru

Ученый секретарь Диссертационного Совета, к.г.н. И.С.Зайцева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования.

Изучение ответной реакции ландшафтной оболочки Земли на изменения климата входит в число актуальных проблем современности (Climate Change, 2007;

Оценочный доклад…, 2008). Повышение научного интереса к данному вопросу вызвано продолжающимся глобальным потеплением, существенным прогрессом в моделировании регионального климата, перспективными возможностями анализа наблюдаемых со спутников изменений показателей растительного покрова.

Суббореальные равнинные ландшафты России, включающие широколиственно-лесную, лесостепную, степную и полупустынную зоны, располагаются в широтных областях максимального как наблюдаемого, так и прогнозируемого потепления (Груза, Ранькова, 2003, 2006; Оценочный доклад…, 2008). Палеогеографические и дендрохронологические исследования свидетельствуют о возможном зональном характере реакции растительного компонента ландшафтов на изменения климата (Величко, 1992; Величко и др., 2004; Ваганов, 1996). Также на зональную направленность реакции растительности указывают результаты моделирования. Например, по сценарию ландшафтнозональных систем Волжского бассейна, построенного на основе численных экспериментов на модели GISS, в ближайшем будущем прогнозируется сдвиг зональных границ на север (термоаридный биоклиматический тренд) (Коломыц, 2004).

В дифференциации зональных ландшафтов, наряду с распределением тепла и влаги, громадную роль играют их соотношения или степень соразмерности (Докучаев, 1900; Григорьев, 1946). В качестве показателей степени соразмерности используют радиационный индекс сухости Будыко (отношение годового радиационного баланса к энергетическому эквиваленту годовых осадков) и коэффициент увлажнения (отношение годовых осадков к годовой испаряемости).

В работе предпринята попытка исследовать пространственно-временное изменение увлажнения суббореальных ландшафтов в ХХ-ХХI вв., как одного из факторов их зональной дифференциации. Его понимание важно, чтобы предвидеть возникновение климатических предпосылок возможного смещения зон увлажнения в условиях глобального потепления. Формирование этих предпосылок остается еще мало исследованным вопросом. Под увлажнением понимается влагообеспеченность территории. Количественным показателем увлажнения является коэффициент увлажнения, который вычисляется как отношение годовой суммы осадков к годовой испаряемости. Увлажнение суббореальных ландшафтов меняется от оптимального в широколиственно-лесной зоне до сухого в полупустынной. В пределах лесостепи и степи располагаются основные зернопроизводящие районы, в которых урожайность зерновых культур в значительной степени определяется увлажнением.

Работа направлена на снижение неопределенности в установлении тенденции увлажнения суббореальных ландшафтов России в вековом масштабе по данным метеорологических наблюдений и результатов численных экспериментов на глобальных и региональных моделях климата. С одной стороны, причиной неопределенности может быть использование разных методов получения испаряемости при расчете коэффициента увлажнения. С другой стороны, неопределенность сохраняется при определении достоверности реакции границ зон увлажнения на изменения климата. В работе понятие достоверности (недостоверности) при его применении к оценке изменения положения границ зон увлажнения дополнительно трактуется как наличие/отсутствие климатических предпосылок смещения границ. Если на протяжении всего рассмотренного временного интервала наблюдались изменения одного знака (статистически значимые хотя бы в один из периодов исследования), а границы зоны увлажнения вышли за рамки коридора стандартного отклонения (хотя бы в один из периодов исследования), то считается, что наблюдалась достоверная реакция границ, и имеются предпосылки для смещения границ зоны увлажнения.

Цель данного исследования состоит в изучении реакции границ зон увлажнения суббореальных ландшафтов России на изменение климата в XX и XXI веках по данным наблюдений и моделирования. Так как эти границы имеют сильную межгодовую изменчивость, то они определяются за многолетний период.

По реакции зон увлажнения на ожидаемые изменения регионального климата можно предвидеть направление возможного смещения их границ, а также косвенно судить о формировании климатических предпосылок и направлении сдвига ландшафтных зон в будущем.

Осуществление цели определяется решением следующих задач. По данным наблюдений и результатов численных экспериментов на климатических моделях:

• обосновать методику дифференциации увлажнения данной территории;

• определить пространственно-временные статистические характеристики показателей увлажнения и оценить достоверность колебаний границ зон увлажнения;

• установить особенности реакции границ зон увлажнения суббореальных ландшафтов в связи с наблюдаемыми изменениями климата;

• выявить тенденции изменения увлажнения зональных ландшафтов по различным сценариям ожидаемого антропогенного потепления в первую половину XXI в.

Научная новизна исследования состоит:

• в создании уникальной базы данных показателей увлажнения, отражающих зональную дифференциацию территории;

• в пространственно-временных особенностях реакции увлажнения на изменения климата;

• в районировании территории по однородным колебаниям увлажнения в XX в.;

• в реконструкции периодов сухих лет в прошлом на основе спутникового вегетационного индекса.

Предметом защиты является климатологическое обобщение влияния глобального потепления на увлажнение суббореальных зональных ландшафтов.

Основные положения, выносимые на защиту:

• территориальные особенности временнго изменения увлажнения суббореальных ландшафтов России в ХХ в.:

• реакция границ зон увлажнения территории на изменения климата в ХХ в.;

• изменение увлажнения территории к середине ХХI в., включая изменение показателей опасной атмосферной засухи по различным сценарным прогнозам.

Территория исследования ограничивается с севера 55° с.ш., с юга – государственной границей страны, с запада - 30° в.д., с востока - 90° в.д. и представлена суббореальными зональными ландшафтами по классификации ландшафтов А.Г.Исаченко (Ландшафтная карта СССР, 1988) (рис.1).

Материалы и методы исследования.

Материалы включают архивы данных метеорологических наблюдений за температурой воздуха и осадками в период 1936-2000 гг.: ряды ежедневных данных климатического архива Международного Центра данных Росгидромета в Обнинске и ряды срочных данных (NOAA). Были использованы результаты численного эксперимента на региональной климатической модели (РКМ) ГГО (временные ряды среднесуточной температуры воздуха, суточных сумм осадков, среднемесячных значений радиационного баланса) за 1991-2000, 2041-2050 гг.

(Школьник и др., 2000, 2005, 2006, 2007), а также архивы данных среднемесячных значений температур воздуха и месячных сумм осадков моделей общей циркуляции атмосферы и океана (МОЦАО) ECHAM Метеорологического института Макса Планка (Германия) и UKMO Центра климатических прогнозов и исследований Хэдли (Великобритания) (Архив IPCC) за периоды 1961-1990 и 20102039 гг. В работе анализируются ряды среднемесячных значений радиационного баланса по актинометрическим справочникам за 1961-1986 гг. и данные наблюдений среднемесячного радиационного баланса подстилающей поверхности за период 1996-2000 гг. Использовались данные NDVI с месячным шагом и разрешением 1х1 градус за период 1982-2000 гг. Метод исследования – сравнительно-картографический с применением ГИС-технологий.

Прикладной характер работы нацелен на создание информационной базы по оценке реакции динамичных компонентов ландшафтов на изменения климата и увлажнения территории. Важным прикладным аспектом исследования является оценка тенденции опасных (катастрофических) засух и возможного опустынивания южных районов России. Результаты исследования предполагается использовать в практической деятельности Министерства природных ресурсов, Министерства сельского хозяйства РФ, Министерства чрезвычайных ситуаций РФ.

Личный вклад автора. Авторской является методика оценки изменения увлажнения. В ходе исследования автором создано оригинальное программное обеспечение, применение которого позволило провести детальный анализ.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации представлялись в виде тезисов научных докладов, в частности на Международной конференции по проблемам гидрометеорологической безопасности (Москва, 2006), на Пятой Юбилейной Открытой Всероссийской конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» (Москва, 2007), на VII научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций» (Красная поляна, 2007), Drylands ecosystem meeting (China, 2007).

По теме диссертационной работы опубликовано 11 работ, в том числе статьи в журналах, рекомендуемых ВАК, и 4 тезисов докладов.

Автор выражает благодарность за консультации и ценные замечания научному руководителю работы д.г.н., проф. Золотокрылину А.Н., а также сотрудникам лаборатории климатологии Института геграфии РАН.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы: 156 страниц, иллюстраций, 12 таблиц. Список литературы содержит 130 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко освещено состояние проблемы, обоснована актуальность темы, поставлены цели и задачи работы, охарактеризованы методы исследования, новизна, практическая значимость, результаты апробации.

Глава 1. Состояние исследований по проблеме изменения увлажнения, материалы и методика исследования.

В разделе 1.1 первой главы приводится описание природных условий и климата территории исследования. В разделе 1.2 сделано обобщение литературных данных по изменению климата и увлажнения суббореальных равнинных ландшафтов России в XX и XXI вв. Публикации, отражающие исследования на территории России и сопредельных государств, в основном, направлены на выявление и изучение закономерностей глобального и регионального потепления.

Многие авторы придерживаются гипотезы природно-антропогенного потепления, а не только антропогенного. Результаты анализа динамики температуры воздуха и атмосферных осадков на территории суббореальных равнинных ландшафтов России в XX и XXI вв. изложены в литературе весьма подробно (Бардин, 2002;

Груза, Ранькова, 2001, 2003, 2004; Ранькова, 2005; Лобанов, Анисимов, 2003;

Киктев, 2002; Кислов и др., 2008; Кондратьев, 1999; Кренке и др., 2000; Кузьмина, 2007; Переведенцев и др., 2001, 2004; Попова, 1999; Сиротенко и др., 2007;

Титкова, 2003; Шерстюков, 2007; Школьник и др., 2006; Шмакин, 2006; Climate Change 2007 и др.). Вопрос о роли увлажнения в дифференциации растительного покрова также поднимался различными учеными неоднократно (Будыко, 1948;

Высоцкий, 1905; Докучаев, 1948; Иванов, 1941; Коломыц, 2003, 2004, 2006;

Сиротенко и др., 2006, 2007; Шумова, 2005, 2007 и др.).

Исследователи отмечают неоднородность проявления глобального потепления XX в. на территории. В частности, отмечается усиление потепления в холодный период, значения тренда температуры возрастают по мере удаления от Атлантики. Наблюдаемое потепление на ЕТР и в Западной Сибири имеет некоторые особенности: в западных областях рост температуры начинается с начала 1980-х годов, в последние несколько лет рост температуры замедлился, летом в восточных областях отмечалось некоторое похолодание. В последней трети ХХ в. в некоторых районах Европейской России отмечался статистически значимый тренд уменьшения сезонных и годовых сумм осадков.

Рис.1. Территория исследования. Северная граница суббореальных равнинных ландшафтов России (сплошная красная линия). Изолинии северной границы зоны увлажнения на основе коэффициента увлажнения Торнтвейта: 0.5 – семиаридной;

0.65 – сухой субгумидной; 0.8 – субгумидной; 1.0 – влажной субгумидной.

Многие авторы указывают, что влияние потепления на увлажнение сельскохозяйственных земель России на уровне экономических районов за последние 30 лет было неоднозначным (Сиротенко и др., 2006, 2007). Тенденция роста увлажнения преобладала на территории Северного Кавказа, засушливой части Поволжья, Южного Предуралья и Зауралья, западной части Западной Сибири. В то же время увлажнение Центрально-Черноземного и Центрального районов, а также Алтайского края уменьшилось.

Во многих публикациях приводятся факты, которые являются косвенным подтверждением увеличения увлажнения в последние десятилетия на юге Европейской России (см. рис.2): восстановление растительного покрова, повышение уровня грунтовых вод, увеличение гидроморфности почв в степных районах с заболачиванием речных пойм и т.д. (Еланский, 2004; Зайдельман и др., 1998; Кузьмина, 2007; Мяло и др., 1996; Назаренко, 2006; Новикова и др., 2002;

Опарин, 2007; Соколова и др., 2001).

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»