авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Дендроиндикационные исследования ленточных боров алтайского края

-- [ Страница 2 ] --

Осадки августа определяют прирост деревьев в следующем году. Абсолютно у всех хронологий степной зоны (и у хронологии Боровское, лесостепной зоны) отмечена тесная связь с осадками августа прошлого года (коэффициент корреляции от 0,41 до 0,63). Наблюдаемое временное смещение реакции прироста на изменение отдельных климатических факторов закономерно и отмечалось ранее [Матвеев, 2004]. Это говорит о том, что увлажнение в конце вегетационного периода прошлого года создает запас влаги в почве, повышает уровень грунтовых вод, что благоприятно отражается на приросте дерева на следующий год.

Дополнительно были рассмотрены ряды поздней и ранней древесины по трем модельным участкам (в подзонах лесостепи, засушливой степи и сухой степи). Отмечена зональная зависимость связей сезонного радиального роста сосны и климатического режима. Так, для хронологии ранней древесины лесостепной зоны не обнаружено реакций на изменения температуры отдельных месяцев. Для хронологии засушливой степи была обнаружена умеренная связь с температурой июня, а для хронологии сухостепной подзоны с температурой мая и июня. Температура июля значима при формировании зоны поздней древесины сосны, произрастающей в сухой степи. Для формирования зоны ранней древесины годичного кольца значима сумма осадков за май-июль в лесостепной зоне, за апрель-июнь в степной зоне. Образование поздней древесины в лесостепной и засушливой степной подзонах зависит от осадков июля, в сухостепной – от осадков августа. Большое значения имеет увлажнение на протяжении трех месяцев (май – июнь), также за теплый период (максимальная связь с хронологией поздней древесины Ребриха (r = 0,70) и годовой суммой осадков). Таким образом, для восстановления режима увлажнения перспективно использовать ряды поздней древесины.

Установленная значимость осадков и температуры для роста сосны ленточных боров позволяет говорить о комплексном влиянии гидротермического режима. Для его характеристики были использованы такие показатели увлажнения, как гидротермический коэффициент увлажнения (ГТК) Селянинова Г.Т. [Батталов, 1980] и радиационный индекс сухости Будыко [Будыко, 1955]. Для хронологий лесостепной зоны более высокие связи выявлены с коэффициентом увлажнения Селянинова (максимальные – до 0,60 с хронологией Долганка), для прироста сосны степной зоны – с коэффициентом сухости Будыко (максимальная корреляция -0,49 с хронологиями Северка, Михайловское).

Также проведен анализ прироста в отдельные годы, когда были образованы узкие кольца у сосны. Сопоставление лет экстремально малого прироста сосны и засух позволил выявить определенные зависимости. Засухи в начале вегетационного периода (установленные по уменьшению ГТК в период с мая по июль менее 0,5 для степи и 0,6 для лесостепи [Алексеева, 1970]) в большинстве случаев определяют минимальный прирост сосны ленточных боров (рисунок 4). Отмечено, что сосна, произрастающая в зоне степи, чувствительней реагирует на наступление засух. Другим несколько менее значимым фактором формирования узких колец является предыдущая холодная зима. Так, минимальный прирост в 1945, 1967, 1969, 1985 гг. при относительно благоприятных условиях вегетационного периода был обусловлен низкими температурами декабря 1966; 1984 и декабрь-февраль 1944/45 и 1968/69 (среднемесячные температуры были ниже нормы на 10-15С).

Рисунок 4 – Связь минимального прироста сосны с засухами в начале вегетационного периода (май-июль) в лесостепной (а) и степной (б) зонах

* светлый пунсон – засуха зафиксирована в июне

Крупные засухи приводят к формированию узких годичных колец практически у всех деревьев. Этот факт, с одной стороны, является основой перекрестного датирования (год образования узкого кольца является реперным), с другой стороны, дает возможность восстановить динамику засух для территории исследования. Минимальный прирост сосны, выделяемый практически у всех хронологий ленточных боров, приходился на 1862, 1878, 1881, 1896, 1900, 1904, 1907, 1929, 1936, 1951-52, 1955, 1963, 1967, 1969, 1974, 1977, 1980-81, 1996, 2003 годы.

Более детальное изучение значений прироста отдельных лет, характеризующихся различной степенью засушливости, позволил говорить об индикации силы засухи по величине индексов древесно-кольцевых хронологий. Был проанализирован прирост сосны в годы различных градаций засушливости [Ревякин, Харламова, 2003]: в умеренно засушливые годы: 1916-17, 1920, 1965 гг. (уменьшение осадков относительно нормы < 25%), значительно засушливые: 1910, 1932, 1945, 1951 1955, 1973-74, 1997 гг. (уменьшение осадков более чем на 25%). Средние значения индексов прироста групп лет по подзонам показал, что реакция на слабую засуху во всех физико-географических подзонах одинаковая (таблица 1). Однако существенные зональные различия отмечаются при значительной засушливости. Так, если индекс прироста сосны ленточных боров опускается ниже величины 0,97, есть основание говорить о засушливых условиях данного года (умеренная засушливость). Понижение индексов прироста сосны ниже 0,90 в лесостепи и 0,84 в зоне сухой степи может говорить о значительной засухе.

Таблица 1 – Средние значения индексов прироста хронологий различных

природных подзон в годы засух разных градаций

градации засух хронологии подзоны
лесостепи засушливой степи сухой степи
умеренная засушливость 0,97 0,97 0,97
значительная засушливость 0,90 0,87 0,84

На сегодняшний момент можно говорить лишь о возможности использования деревьев, произрастающих в условиях лесостепи и степи, для восстановления динамики и интенсивности засух. Реконструкции требуют более детальной проработки этой проблеме: необходима база данных по повторяемости и интенсивности засушливых лет для подзон лесостепи и степи за последнее столетие.

На основе установления высоких дендроклиматических связей (коэффициент корреляции от ±0,55 до ±0,70, при р < 0,005) была предпринята попытка восстановить режим увлажнения на территории лесостепной (южной) и степной зон Алтайского края.

Был восстановлен ряд ГТК Селянинова для территории засушливой степи (рисунок 5) на основе древесно-кольцевой хронологии Буканское (коэффициент чувствительности данной хронологии составляет 0,25, коэффициент корреляции с рядом ГТК, построенным по инструментальным данным на метеост. Хабары, равен 0,63 при р < 0,005). Восстановление ряда ГТК основано на построении регрессионной модели за период 1950-2000 г., вида Хi = 0,161+1,4908 * Ii, где Хi – реконструируемая величина в год i, Ii – индекс прироста в год i. Коэффициент детерминации составляет 0,39. Небольшой верификационный период (в 10 лет) обусловлен короткими рядами наблюдений на метеостанции Хабары. Корреляция между реконструированным рядом ГТК и рядом, построенным по инструментальным данным метеост. Хабары за весь период наблюдения (1940-2000 г.), составляет 0,51.

Рисунок 5 – Реконструкция ГТК Селянинова для территории засушливой степи Алтайского края

Так как для реконструкции была использована остаточная хронология (с удаленным автокорреляционным шумом), то речь может идти только о реконструкции высокочастотной составляющей (погодичной динамики) климата. Выделение длительных колебаний (низкочастотной составляющей) на основе данного реконструированного ряда проблематично. Можно только с большой долей приближения выделить периоды пониженного (до 80-х гг. XIX в., 90-е гг. XIX в., 50-60-е гг. и 80-е - сер.90-х гг. ХХ в.) и повышенного (в 80-х гг. XIX в., ~1900-1925 гг., 70-е гг. ХХ в.) увлажнения. Пониженное увлажнение территории в XIX в. приходится на завершающую стадию Малого ледникового периода. В первой половине XIX в. отмечено повышение амплитуда колебания коэффициента Селянинова. Это возникает по причине снижения репликации обобщенной хронологии (наполняемости индивидуальными сериями).

Для восстановления режима осадков была использована хронология поздней древесины (рисунок 6), которая на данный момент показала максимальную корреляцию (r = 0,7; R2= 0,49; уравнение регрессии y = 76,5559+220,174*x). Верификация полученной модели была выполнена на основе сравнения ее с рядом осадков теплого периода метеостанции Барнаул. Корреляция реконструированного ряда (на основе хронологии поздней древесины Ребриха) и ряда инструментальных наблюдений по Барнаулу за весь период (119 лет) составила 0,34 при р< 0,005.

Рисунок 6 – Реконструкция количества осадков теплого периода для подзоны южной лесостепи

На данном этапе работы произведены только ретроспективные реконструкции погодичной динамики климатических показателей. Выявлены проблемные моменты реконструкций природных условий на основе древесно-кольцевых серий: проблема верификации полученных моделей динамики климата (ряды инструментальных наблюдений по территории Алтайского края непродолжительны, а использование рядов по метеостанции Барнаул ограничено лесостепной зоной из-за высокой изменчивости величины количества осадков по территории края); увеличение амплитуды колебаний индексов прироста из-за низкой репликации обобщенной серии в последние десятилетия. Вышеуказанное характерно и достаточно типично для многих дендроиндикационных реконструкций.

  1. Древесно-кольцевые хронологии ленточных боров содержат информацию об изменении гидрологического режима лесостепи и степи Алтайского края и могут быть использованы для его реконструкции

Наряду с годичными кольцами показателями общей увлажненности территории являются реки и озера. Исследование косвенных связей между этими природными процессами позволит не только выявить закономерности динамики компонентов геосистемы, но и производить реконструкции колебания гидрологического режима территории [Андреев, Ваганов, Наурзбаев, Тулохонов, 2001, Пакальнис, 1972], тесно связанного с климатическим. В работе для выявления связей были использованы значения уровней озер Алтайского края: Кулундинского (бессточное) и Горького-Перешеечного (расположенное в Барнаульском ленточном бору) и расход воды рек Бурла, Кучук, Кулунда, Касмала.

Увеличение осадков в засушливых условиях способствует радиальному приросту дерева, а также повышению уровня озера. При поиске связей в функционировании разномасштабных систем стоит учитывать асинхронность реакции на внешние факторы. Для того чтобы изучить естественную синхронность реакций гидрологических и биологических объектов на изменение климата нами были использованы не выбеленные стандартизированные древесно-кольцевые серии.

Колебание уровня озер происходит более инертно с запаздыванием на 1-2 года по отношению к изменчивости ширины годичных колец деревьев. Максимально высокие связи рядов прироста и уровней озер отмечаются на следующий год относительно года формирования годичного кольца и сохраняются на второй год. Большая акватория Кулундинского озера (740 км2 [Абрамович, 1960]) и тот факт, что оно расположено в открытой степи в удалении от ленточных боров, определяют слабые связи его уровня с хронологиями сосны, в отличие от оз. Горького-Перешеечного, расположенного в южной части Барнаульского бора. Так, если с уровнем озера Кулундинского высокие связи (r=0,5-0,67) отмечены у одной третьи хронологий, то для рядов уровня оз. Горького-Перешечного высокие связи (коэффициент корреляции до 0,8) отмечены с двумя третьими хронологий ленточных боров.

Расход воды рек Кулундинской степи и прилегающей лесостепной зоны более динамичный гидрологический показатель. Была проанализирована связь объемов стока рек Бурла, Кулунда, Касмала (протекающих в одноименных ленточных борах) и реки Кучук (долина которой расположена в степи, в удалении от боровых массивов). Значимые связи прироста сосны ленточных боров и объемов стока рек данной территории наблюдаются, преимущественно, в один и тот же год. Наиболее тесные связи хронологий отмечены с расходом воды рек с июня по сентябрь. Чаще всего ряды прироста сосны находят связь с объемами стока в июле, когда, как правило, выпадает максимальное количество осадков.

Высокие коэффициенты корреляции хронологий и некоторых показателей гидрологического режима позволили восстановить среднегодовой уровень воды Кулундинского озера и объемов расхода воды р. Касмала. Реконструкция уровня оз. Кулундинского (рисунок 7) проведена на основе хронологии Угловского района Угловское42 (97) (r = 0,67; R2 = 0,45; y = 96,826+0,849*x). Анализируя колебание уровня воды бессточного озера как интегрированного показателя увлажнения, можно обозначить периоды повышения и понижения увлажнения для данной территории. Повышение уровня отмечено с ~70-х гг. ХIX в. до конца века; в 20-х годах.; с середины 40-х годов до начала 50-х гг. Пониженный уровень озера отмечен, преимущественно, в первой половине ХХ в. (~1900-1920 гг. и с конца 20-х гг по начало 40-х; 50-60е гг.). С 70-х гг. ХХ в. фиксируется некоторое выравнивание многолетнего тренда изменения уровня оз. Кулундинского.

Рисунок 7 – Реконструкция уровенного режима оз. Кулундинского

(на основе хронология Угловская 42 (97))

На основе восстановленного ряда расхода воды р. Касмала (по гидрологическому посту Рогозиха на основе древесно-кольцевой хронологии Буканское; r= 0,61; R2= 0,37) были обозначены периоды колебания стока реки. Минимальный сток отмечался в XIX в. до 70-х гг. В многолетнем колебании расхода реки Касмала выделяются также периоды его уменьшения (с 90-х гг XIX в. по начало 20-х гг., в 40-х и 50-х гг.) и увеличения (80-е гг. XIX в. и в 20-х – 30-х гг. ХХ в.). С 70-х годов ХХ в. по настоящее время отмечена стабилизация стока реки Касмала, при котором имеют место кратковременные как положительные, так и отрицательные колебания расходов воды.

Полученные реконструкции позволили выделить периоды колебания увлажнения, показателями которого являются уменьшение/увеличение уровня озер и расхода рек лесостепи и степи Алтайского края. Минимальное увлажнение территории было характерно для первой половины XIX в. (вплоть до 70-х гг. XIX в.), также фазы пониженного увлажнения приходились на первые десятилетия XX в. (с начала века до начала 20-х гг.), 50-60-е гг.; фазы повышенного увлажнения – 20-е гг ХХ в. Визуальный анализ колебания водности озер и рек за последние десятилетия показал преобладание выровненного тренда изменения увлажнения, при положительных и отрицательных среднегодовых колебаниях.

  1. Картографирование дендроклиматических связей позволяет оценить дендроиндикационный потенциал и пространственную репрезентативность древесно-кольцевых хронологий;

Одним из способов выражения результатов, полученных в ходе дендроклиматического исследования, является построение корреляционных карт. Картографический анализ достаточно эффективен при выявлении пространственных закономерностей. Данный метод позволяет не только визуализировать полученные результаты (обзорно оценить территориальное изменение явления), а также проанализировать взаимосвязь явлений.

В нашем случае, картографической основой выступили коэффициенты корреляции лимитирующих прирост метеорологических показателей с древесно-кольцевыми хронологиями. Таким образом, используя значения коэффициента корреляции как основную картографическую информацию, мы получаем корреляционную карту, по сути представляющей дендроиндикационную карту изучаемой территории.

Построение модели пространственного изменения индикационного потенциала хронологий было произведено в программе ArcView GIS 3.2 3D Analyst Version 1.0 [Марусин, Ситников, 2006] методом пространственной аппроксимации сплайн. Применение этого метода оптимально в случаях, когда опорные точки распределены по площади неравномерно. В пределах определенной территории строится поверхность наилучшего приближения на основе уравнений полиномов (сплайнов), которые представляют собой нелинейные зависимости [ДеМерс, 1999].

Были исследованы корреляционные связи одной хронологии со всеми метеостанциями, а также хронологий ленточных боров с одной из метеостанций. В первом случае анализировались индикационные свойства отдельных хронологий, их территориальный охват (на какую территорию возможно распространение результатов дендроиндикации). Во втором случае, прирост в различных частях ленточных боров рассматривался во взаимосвязи с данными отдельно взятой метеостанции.

Наибольший интерес представляет зависимость от климатических факторов наиболее чувствительных древесно-кольцевых серий. Данные хронологии могут отражать не только микроклиматические изменения (в районе произрастания деревьев), но и нести мезоклиматический сигнал. Так, на карте (рисунок 8), в основу которой положены коэффициенты корреляции хронологии Буканское и рядов гидротермического коэффициента Селянинова для метеостанций лесостепи и Кулундинской степи, представлено изменение тесноты связи по территории посредством изокоррелят (линий, соединяющих точки с одинаковой корреляцией [Червяков, 1998]). Вдоль Касмалинского и Барнаульского ленточных боров связь меняется достаточно слабо. Максимум связи приходиться на засушливую и сухостепную зоны, характеризующиеся экстремальными климатическими условиями (Хабары-Кулунда-Ключи). Теснота связи уменьшается на восток (к Оби). Локальная зона падения связи приходиться на лесостепную зону между Бурлинской и Кулундинской лентами.

  Карта тесноты связи радиального прироста сосны ленточных боров с ГТК-9

Рисунок 8 – Карта тесноты связи радиального прироста сосны ленточных боров с ГТК Селянинова в лесостепной и степной зонах Алтайского края

На основе построенной корреляционной карты связи хронологии Михайловское и температуры мая южной лесостепной и степной зон Алтайского края (рисунок 9) составлена схема изменения дендроклиматического потенциала хронологии в пространстве (рисунок 10).

  Карта связи прироста сосны в южной части ленточных боров со-10

Рисунок 9 – Карта связи прироста сосны в южной части ленточных боров со среднемесячной температурой мая по территории Кулундинской степи

Теснота связи уменьшается, перпендикулярно смене природных зон и достигает минимума в лесостепной зоне, в этом же направлении происходит рост осадков и уменьшение континентальности климата [Бугаев, Косарев,1988]. Изменение связи вдоль природной зоны зачастую происходит незначительно. Также на распределение сигнала может влиять залесенность местности. По территории ленточных боров падение тесноты связи происходит медленнее, чем по территории, лишенной лесной растительности (см. также рисунок 8).

  Схема уменьшения тесноты связи хронологии Михайловское со-11



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.