Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Изменение климата переходных природных зон Русской равнины

ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Изменение климата переходных природных зон Русской равнины"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ

На правах рукописи

ТИТКОВА ТАТЬЯНА БОРИСОВНА

ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРИРОДНЫХ ЗОН РУССКОЙ РАВНИНЫ

Специальность 25.00.30 «метеорология, климатология, агрометеорология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 2006

Работа выполнена в лаборатории климатологии Института географии РАН

Научный руководитель: д.г.н. А.Н. Золотокрылин

Официальные оппоненты: д.г.н. А.А.Исаев

к.г.н. И.А. Горлач

Ведущая организация: факультет географии и геоэкологии Казанского государственного университета

Защита состоится ^С^тЦиЯ 2006 г.в // час. на заседании диссертационного совета Д.002.046.04 в Институте географии РАН по адресу: РФ, 109017, Москва, Старомонстный пер., 29

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института географии РАН.

Автореферат разослан о? НОлЦиЛ 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д.002.046.04

Кандидат географических наук // / И.С. Зайцева

Щи*

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования.

Переходные природные зоны представляют собой достаточно открытую систему для воздействия климатического фактора, обладают низким порогом восприятия его воздействия и демонстрируют адекватную ответную реакцию на климатические изменения.

Актуальность работы определяется необходимостью изучения особенностей проявления глобального потепления в переходных природных зонах, влияющих на реакцию динамичных компонентов ландшафтов. Интерес к переходным зонам повышается в связи с развитием в настоящее время представления о механизме формирования природной зоны и ее границ, с одной стороны, и предвидения последствий текущего глобального потепления, с другой.

Важно понимание динамики климата в связи с показателями подстилающей поверхности и тепловлагообмена в переходных зонах, которые могут служить ориентиром для предвидения возможного сдвига зональных ландшафтных границ.

Актуальным является определение тесноты связи индикаторов структуры ландшафтов, особенно показателей растительного покрова, с показателями климата и радиационно-тепловых потоков в переходных зонах для выявления их изменений.

Целью настоящей работы является исследование изменения климата переходных и соседних природных зон Русской равнины и его воздействия на зональную контрастность показателей климата, радиационно-тепловых потоков, подстилающей поверхности.

Для достижения сформулированной цели необходимо было решить следующие задачи:

• Обобщить накопленные данные об изменении климата Русской равнины за инструментальный период наблюдений

• Оценить изменения наблюденного и модельного климата переходных зон Русской равнины в XX - XXI вв.

• Определить реакцию индикатора фитомассы на изменения климата в конце XX в.

• Исследовать контрастность показателей климата, подстилающей поверхности и тепловлагообмена в переходных зонах.

Предметом защиты является климатологическое обобщение проявления глобального потепления в переходных зонах Русской равнины и его воздействия на зональную контрастность показателей климата, подстилающей поверхности, радиационно-тепловых потоков. Работа направлена на понимание механизма формирования и смещения климатогенных ландшафтных границ в условиях глобального потепления.

Путь решения научно-исследовательской задачи состоит в исследовании степени соответствия зональных областей с максимальными контрастами показателей климата, радиационно-тепловых потоков и подстилающей поверхности переходным зонам и влияния глобального потепления на изменение границ этих областей. Их устойчивый сдвиг в региональных сценариях глобального потепления рассматривается в качестве предпосылки изменения границ переходных зон.

Основные положения, выносимые на защиту:

• Климатология переходных зон в связи с изменением климата в ХХ-ХХ1 вв.

• Реакция индикатора зеленой фитомассы в переходных зонах на измеиения климата для оценки последствий глобального потепления.

• Возможное изменение зональных контрастов показателей климата, радиационно-тспловых потоков,

подстилающей поверхности в переходных зонах в ситуации глобального потепления.

Практическая ценность работы

Совокупность выполненных автором новых научных исследований реакции переходных природных зон на изменения климата позволяет оценить последствия глобального потепления применительно к динамичным компонентам ландшафтов. Полезны для практики установленные тенденции климатогенного изменения фитомассы в лесотундровой и полупустынных зонах Русской ■ равнины в конце XX в., а также тенденция климатической составляющей опустынивания на юге-востоке Русской равнины.

Выявленные территориальные особенности колебаний климата в различные сезоны в лесотундровой и полупустынной переходных зонах и смежных с ними областях представляют интерес для оценки динамичных характеристик ландшафтов.

Научная новизна работы

Представленная диссертационная работа является новым комплексным научным исследованием изменения климата переходных природных зон Русской равнины в ситуации современного и ожидаемого глобального потепления. При этом впервые:

• Установлены особенности проявления глобального потепления в ХХ-ХХ1 вв. в переходных зонах.

• Выявлена повышенная реакция индикатора зеленой фитомассы в переходных зонах на изменения климата.

• Определено значение зональной контрастности показателей климата, радиационно-тспловых потоков, подстилающей поверхности, фитомассы в переходных зонах в условиях глобального пагепления.

Территории и временной интервал исследования

Исследование ограничивается Русской равниной. Детально рассматриваются тундровая, лесотундровая, северо-таежная, а также сухостепная, полупустынная и северная пустынная зоны (подзоны) по классификации ландшафтов Л.Г.Исаченко (1988).

Наблюденные данные охватывают временной интервал с 1936г. по 2000г., а данные численных экспериментов на региональной климатической модели (РКМ) ГГО декады 19912000,2041-2050, 2091-2100 гг.

Материалы и методы исследования

Материалы включают метеорологические данные метеосети и реанализа; спутниковые наблюдения показателей подстилающей поверхности и радиационного баланса, а также полученный по данным реанализа поток скрытого тепла.

В работе анализируются ряды среднесуточной температуры воздуха и суточных сумм осадков из климатического архива Международного центра данных Росгидромета в Обнинске, за период с 1936 по 1995 гг. Показатели подстилающей поверхности представлены месячными значениями нормированного разностного вегетационного индекса (ЫОУ!) с разрешением 1x1' за последние две декады XX в. (ОААС); среднемноголетними месячными значениями альбедо и температуры подстилающей поверхности с разрешением 16x16 км (Сийпап й а1., 1995). Исходные данные месячных значений радиационного баланса и потока скрытого тепла за период 1983-1991 гг. были пересчитаны из сетки 2,5 х 2,5° на одноградусную сетку.

В качестве индикатора зеленой фитомассы применялся №>У1. Массив значений месячного 1\ГОУ1 составлен по данным измерений отражения земной поверхностью в разных диапазонах солнечного спектра с помощью усовершенствованного радиометра высокого разрешения (АУНШ1) с 1982 г. по 2001 г. Радиометр был установлен на серии полярно-орбитальных

спутников Национального управления по атмосфере и океану США (ЫОАА).

Сценарии антропогенного изменения климата Русской равнины в заданные декады XXI в. выбраны на основе численных экспериментов на РКМ ГГО для Европейской части России при умеренном сценарии антропогенных воздействий В2 МГЭИК (Школьник и др., 2000,2005, 2006).

Метод исследования — сравнительно-географический с применением ГИС-технологий.

Апробации работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации представлялись в виде тезисов научных докладов в частности на Всероссийской научно-методической конференции «Дистанционные исследования и картографирование структуры и динамики геосистем» (Иркутск, 2002), Всероссийской научной конференции "Современные глобальные и региональные изменения геосистем» (Казань, 2004), XI Международной ландшафтной конференции (Москва, 2006), IV Международном симпозиуме «Степи Северной Евразии» (Оренбург, 2006).

По теме диссертационной работы опубликовано 13 работ, в том числе 8 статей в рецензируемых журналах и 5 тезисов докладов.

Автор благодарен за консультации сотрудникам лаборатории климатологии, в особенности научному руководителю работы д.г.н. Золотокрылину А.Н. и д.ф.м.н. К.В. Коняеву.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 139 машинописных страницах и состоит из введения, четырех глав и заключения. Список литературы содержит 97 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Изложен краткий анализ состояния проблемы, обоснование актуальности темы диссертационной работы, ее цели и задачи, научная новизна, общие методические аспекты исследования, практическая ценность и результата апробации, структура работы.

Глава 1. Состояние вопроса, материалы и методика исследования

В первой главе обобщены литературные данные по изменению климата Русской равнины в XX в. Особое внимание уделено климатическим флуктуациям в переходных природных зонах лесотундровой и полупустынной на Русской равнине.

Литература, посвященная диагнозу региональных и локальных изменений климата России за инструментальный период, обширна (Адаменко В.Н., Кондратьев К .Я. 1999., Бардин М.Ю 2002,Груза Г.В., Ранькова 3-Я-,2001,2003, 2004, Киктев Д.Б и др.. 2002, Китаев JI.M 2002, Кокорин А.О., Минин A.A. 2001, Кренке А.Н и др 2000, ЛобановВ.А., АнисимовО.А 2003, Переведенцев Ю.П. и др. 2001, 2004, Попова В.В. 1999, Сонечкин Д.М. и др 2005, Climate Change 2001 и др). Большинство публикаций ориентировано на выявление пространственно-временных закономерностей проявления глобального потепления. В качестве рабочей гипотезы глобального потепления исследователи придерживаются чаще всего природно-антропогенной концепция потепления, чем антропогенной.

Эмпирический диагноз климата ограничивается, как правило, двумя его показателями: температурой воздуха и осадками. Надежность данных наблюдений за температурой выше, чем за осадками," обладающими высокой региональной изменчивостью.

Поэтому в публикациях прослеживается более высокая достоверность выводов об изменениях температуры, чем осадков.

Глобальное потепление на территории Русской равнины в XX в. - это не повсеместное систематическое повышение среднегодовой температуры, усиливающееся с широтой. Все исследователи отмечают неоднородность трендов климатических показателей в разных частях Русской равнины. В частности зимой на большей части территории прослеживается интенсивное потепление, тогда как на севере территории - определенное похолодание.

Выявленные, как правило, за разные промежутки XX в. региональные тренды годовых и сезонных осадков на территории Русской равнины говорят в целом о росте осадков холодного периода и неоднозначном тренде в теплый период, что не позволяет сделать четкий вывод об общей для Русской равнины тенденции.

Климатические модели изменения глобального климата в результате усиления антропогенного парникового эффекта атмосферы за счет роста концентрации парниковых газов ориентируют на потепление, усиливающееся с широтой (Climate Change 2001). Как показывает диагноз климата Русской равнины в XX в., картина потепления не совпадает с модельными оценками. В последние декады XX в. потепление проявляется в средних широтах. Наблюдаемое потепление не может быть объяснено только положениями концепции антропогенного глобального потепления.

Ключевой вопрос об изменении региональных осадков при потеплении остается открытым применительно к России из-за несогласованности трендов, установленных разными исследователями. До сих пор нет ответа на вопрос, не являются ли выделенные тренды осадков частью многолетних циклов.

Объектами исследования выбраны две области на севере и юго-востоке Русской равнины. В первую область входят тундровые, лесотундровые, ссверотаежные и большая часть среднетаежных ландшафтов (61-69°с.ш.). Вторая область исследования включает в себя сухостепные, полупустынные и пустынные ландшафты (47-52°с.ш.) в пределах Прикаспийской низменности.

Выбор этих областей обусловлен увеличением зональной контрастности показателей климата и радиациоппо-тепловых потоков на северо-востоке и юго-востоке Русской равнины. Максимальная контрастность этих показателей отмечается преимущественно в переходных природных зонах — лесотундровой и полупустынной. Также в переходных зонах усиливается контрастность таких показателей подстилающей поверхности, как индикатора фитомассы-ЫКУТ, альбедо и температуры.

В работе предлагается исследовать влияние изменения климата на контрастность переходных зон, а устойчивый сдвиг границ областей максимальных контрастов показателей климата, радиациопно-тепловых потоков в сценариях глобального потепления считать предпосылкой смещения границ переходных зон.

В . главе детально представлен исходный материал исследования. Он включает суточные метеорологические данные, спугниковые наблюдения за радиационным балансом и показателями подстилающей поверхности, данные реапализа, архив расчетов с региональной климатической моделью (РКМ) ГГО современного и будущего климата. Рассмотрены полученные автором оценки достоверности расчетов и построения электронных карт (Исаев, 1988), а также качества воспроизведения климата переходных зон РКМ ГТО.

Глава 2. Изменение климата переходных природных зон в XX и XXI веках.

Б главе анализируются изменения климата лесотундровых, полупустынных и прилегающих к ним природных зон в XX в. по данным наблюдений, а также ожидаемое здесь изменение климата в XXI в. по расчетам региональной климатической модели ГГО.

Показано, что на севере Русской равнины в период 19661995гг. по сравнению с предшествующим тридцатилетием по данным наблюдений, на фоне глобального потепления средних широт произошло некоторое похолодание, ярче выраженное на арктическом побережье. Эта тенденция проявилась как зимой, так и летом и выражалась в уменьшении среднегодовой температуры в среднем на 0,3°С на побережье и прилегающих к нему районах. Похолодание проявлялось в сокращении продолжительности теплого периода и в уменьшении значимых для активной вегетации сумм среднесуточных температур ¿10°С. (рис.1)

Рис.1. Сумма активных температур (С>10°С) на севере русской равнины

1936-1965 гг. _ 1966-1995 гг.

Похолодание теплого периода отмечалось во всей области исследования. Зимнее похолодание имело место севернее 63°с.ш.

(на западе) и 65°с.ш. (на востоке). Южнее наблюдалось зимнее потепление (рис.2).

60

65

30

35

40

45

50

55

Рис.2. Сумма отрицательных температур на севере русской равнины

На всей территории наблюдался рост годовых осадков за счет осадков холодного периода года. Наибольшие изменения произошли на Кольском полуострове, где одновременно отмечен рост осадков теплого периода.

Установлены следующие изменения в годовом ходе климата. Похолодание в среднем за год обусловлено снижением суточных сумм температур в холодный период. Но оно частично компенсировалось более ранним ростом температуры весной. Похолодание теплого периода, происходило за счет понижения среднесуточных температур в августе, что сократило продолжительность сезона активной вегетации. Увлажненность территории возросла за счет осадков холодного периода года.

На юго-востоке Русской равнины в полупустынной зоне Прикаспия и прилегающих районах в среднем за год климат стал несколько теплее. Повышение среднегодовой температуры произошло в основном за счет потепления холодного периода года. Летнее потепление не затронуло западную часть

1936-1965 гг.

1966-1995 гг.

Прикаспийской низменности, но проявилось в восточной ее части.

Здесь же стало влажнее в основном за счет осадков холодного периода года. Наибольшее увеличение осадков в XX в. произошло в западной части Прикаспийской низменности (западнее 50° в.д.) и севернее 48° с.ш. (рис.3).

Рис.3. Среднемноголетние суммы осадков за год на юго-востокс Русской равнины.

1936-1965 гг. _ 1966-1995 гг.

На фоне повышения увлажнения на большей части области сократилось число дней с осадками. Но проявилась тенденция роста числа дней с умеренными (5-10 мм) и сильными (более 10 мм) осадками. Тенденция была ярче выражена в холодное время года, чем в теплое. Изменение годового хода осадков в конце XX в. проявилось в их росте в зимне-весенний ссзон.

Таким образом, выявлено похолодание в тундровой и лесотундровой зонах во все сезоны года и зимнее потепление южнее северотаежной подзоны в последней трети XX в. Показано, что климат стал несколько теплее и влажнее за счет изменений в холодный период года в степной, полупустынной и пустынной зонах на юго-востоке Русской равнины.

Анализ изменения климата по данным расчетов с РКМ ГГО в середине и конце XXI в. для условий июля в исследуемых областях показал, что в северной области ожидается систематическое увеличение температур на 2-4'С; слабое увеличение осадков; рост увлажненности (падение радиационного индекса сухости) в середине XXI в., а затем снижение увлажненности до современного уровня; рост радиационного баланса и потока скрытого тепла (кроме тундры и лесотундры). Максимальные изменения большинства климатических показателей июля будут происходить примерно на границе между северотасжными и среднетаежными подзонами.

На юго-востоке Русской равнины в течение XXI в. потеплеет на 4'С. Ожидается рост осадков и увлажненности в середине и их падение в конце XXI в. в сухостепных и полупустынных ландшафтах. Прогнозируется рост радиационного баланса, а также падение потока скрытого тепла к середине и его увеличение к концу XXI в. Максимальные изменения большинства климатических показателей июля будут происходить на границе полупустынных и ссверопустынных ландшафтов.

Глава 3. Реакция NDVI-ИIIднкaтopa фитомассы на изменение климата лесотундровых и полупустынных ландшафтах.

В последние десятилетия в связи ' с необходимостью предвидеть последствия наблюдаемых изменений климата и деятельности человека, возрос интерес к изучению связи показателей растительного покрова с показателями климата и тспловлагообмена. В связи с отсутствием многолетних данных о показателях растительного покрова в работе качестве индикатора фитомассы был применен ЬГОУ1. Обоснование индикатора построено на статистическом сравнении данных ЫОУ1 в

одноградусных квадратах- и натурных измерений показателей растительного покрова в этих же квадратах в разных зональных растительных ассоциациях России. Результаты свидетельствует, что на большей части исследуемой территории изменение локального значения летнего с точностью до знака может

служить индикатором изменения фитомассы в данной местности.

Значимую пространственную корреляцию между N1}^/! за июнь-август 1982-2001 гг. и полученными за разные годы показателями зональной растительности на равнинах России демонстрирует табл.1. Как видно из таблицы, N15VI лучше отображает показатели надземной фитомассы и годичной продуктивности зеленой массы, чем показатель зеленой фитомассы при всех видах аппроксимации. Наилучшая связь между №)У1 и надземной фитомассой имеет экспоненциальный характер с коэффициентом детерминации 0.82, а между Ж)У1 и зеленой массой 0.68. Таким образом, 82 % изменчивости надземной фитомассы объясняется изменчивостью NDVI.

В главе рассмотрено географическое распределение ЫОУ1 на Русской равнине, как индикатора реальнош распределения фитомассы. Области с максимальным Ж)У1 локализуются в сильно нарушенных человеком южнотаежных ландшафтах. К северу и югу от этих ландшафтов N1^1 уменьшается. Резкое снижение >ТОУ1 отмечается в переходных лесотундровых и полупустынных ландшафтах, функционирующих в условиях недостатка тепла или влаги. Показатель изменчивости ЫОУ! — среднеквадратическое отклонение - значимо возрастает в ландшафтах, где соотношение тепла и влаги сильно отклоняется от оптимального, а именно в лесотундре и тундре, а также в степи и полупустыне.

Исследована связь между аномалиями Ж)\Л и аномалиями температуры и осадков. Установлено, что связь слабая почти на

всей территории. Достоверность связи повышается лишь в лесотундровых и сухостепных, полупустынных ландшафтах.

Таблица 1

Коэффициент детерминации (112)при различных аппроксимациях меяеду КИУ! за июнь-август 1982-2001 гг. н полученными за разные годы показателями зональной растительности

показателями зональной растительности аппроксимации

линейная полином второго порядка экспопенциа лыгая

продуктивность зеленой массы 0.56 0.59 0.69

надземная фитомасса 0.58 0.77 0.82

зеленая фитомасса 0.49 0.54 0.68

Корреляционный анализ аномалий >ГОУ1 и радиационно-тепловых потоков показывает, что М5У1 связан, как с радиационным балансом, так и потоком скрытого тепла на Русской равнине. Связь более тесная, чем для температуры и осадков. Влияние радиационного баланса на М)У1 несколько сильнее, чем влияние потока скрытого тепла. Связь между радиационным балансом и усиливается в зональных

ландшафтах с максимальным Ж)У1, а также в лесотундровых и степных, полупустынных ландшафтах. Интенсивность связи для потока скрытого тепла с №)У1 возрастает только в лесотундре, а также в степях и полупустынях ландшафтах.

В данной главе также уделено внимание междекадному изменению №>У1.. На севере Русской равнины (восточнее 40° в.д.) КЭУ1 снизился в лесотундровых и северотаежных

ландшафтах в декаду 1992-2001 гг. по сравнению с декадой 19821991 гг.(рис.4) Южнее этой области отмечался рост КОУ1 в последнее десятилетие. Данная картина изменения N0^/1 согласуется с выводом о снижении теплообсспечснности вегетационного сезона на территории севернее 65" с.ш. в конце XX в., и его увеличении в среднетаежных ландшафтах.

Рис.4. Изменение вегетационного индекса (Ы1)У1) в 1992-2001 гг. по сравнению с 1982-1991 гг. (май - сентябрь).

_ увеличение ___уменьшение

_ _ _ границы между зональными ландшафтами (по

Исаченко 1988). 1 - тундровые, 2 - лесотундровые 3 -северотаежные, 4 - среднетаежные.

Неблагоприятные условия, вызывающие стрессовое состояние растительного покрова на севере Русской равнины, характерны для короткого периода - меньше половины месяца. Увеличение периода с неблагоприятными вегетационными условиями на северо-востоке Русской равнины в последнее десятилетие по отношению к предыдущему носили в основном локальный характер.

Установлена тенденция роста Ж>У1 на юго-востоке Русской равнины в 1992-2001 гг. по сравнению с 1982-1991 гг. в степных, полупустынных и пустынных северных ландшафтов (рис.5). Эта

тенденция подтверждается улучшением климатических условий вегетации в результате увеличения здесь годовых осадков в конце XX века.

в.д.

Рис.5. Изменение вегетационного индекса ЫБУ! по десятилетиям (май - сентябрь). Жирной линией схематично выделены ландшафты (по Исаченко 1988 г.). 1В - пустынные северные, 2 -полупустынные, 3 - степные. ---- 1982-1990 гг. __1991-2000 гг.

Глава 4.

Контрастность показателей климата, подстилающей поверхности и тепловлагообмена в переходных природных зонах

В главе показано, что переходные природные зоны отличаются от соседних зон максимальными зональными контрастами показателей подстилающей поверхности и тепловлагообмена в сезон вегетации. Максимальные контрасты температуры и осадков в сезон вегетации также соответствуют переходным зонам. В среднегодовом масштабе картина не меняется на юго-востоке Русской равнины, но усложняется на севере. Здесь максимальные зональные контрасты среднегодовой

температуры в отличие от годовой суммы осадков лежат южнее лесотундровой зоны, что объясняйся почти меридиональным положением зимних изотерм на севере Русской равнины. Устойчивое изменение местоположения областей максимальных зональных контрастов показателей климата в условиях меняющегося климата может создать в переходных зонах предпосылки для усиленного развития растительных формаций одной из соседних зон. Поэтому важно знать тенденцию этого смещения, сравнивая местоположения этих областей за интервалы времени климатического масштаба.

Границы областей с максимальными градиентами климатических показателей определялись в случае, когда разность между соседними значениями градиентов на меридиональной трансекте была выше их среднеквадратических отклонений. Смещения границ областей считались значимыми, если оно было больше одного градуса широты.

Зональный ареал повышенных градиентов в северной половине Русской равнины простирается от 62' с.ш. до арктического побережья (табл.2). Он представлен среднетаежными, северотаежными и лесотундровыми ландшафтами. Характерно, что зональная область с максимальными меридиональными градиентами осадков лежит севернее, чем область с максимальными градиентами температуры.

Как видно из табл.2, местоположение зональной области с максимальными меридиональными градиентами осадков оставались устойчивым в течение XX в. Как проявление глобального потепления можно рассматривать сдвиг области градиентов среднегодовой температуры воздуха в северовосточной части Русской равнины (трансскта 48-55°в.д.) более чем на один градус к ссвсру в конце XX в.

Таблица. 2.

Меридиональные градиенты за год на северо-востоке Русской равнины по наблюденным данным.

Сев. среднегодовая годовая сумма осадков,

широ- температура, °С мм

та 48-55 в.д.. 48-55 в .д..

1936- 1966- 1936- 1966-

1965 1995 1965 1995

68-69 -0.14 -0.25 -11 -11

67-68 -0.28 -0.55 -25 -24

66-67 -0.4 -0.73 -30 -30

65-66 -0.53 -0.66 -20 -20

64-65 -0.61 -0.58 -10 -И

63-64 -0.62 -0.57 -6 -9

62-63 -0.57 -0.6 -5 -10

61-62 -0.39 -0.73 -5 -16

Согласно данным численных экспериментов с РКМ ГТО области максимальных меридиональных градиентов

климатических показателей для условий июля более узкие, чем по наблюденным данным. Изменение их местоположения для условий июля не ожидается в XXI в.

Лесотундровая переходная зона отличается от соседних максимальными градиентами N13VI, температуры и альбедо поверхности. Градиенты первых двух показателей преимущественно одного знака - отрицательные, а градиенты альбедо - положительные. Показатели отношений тепла и влаги на севере Русской равнины в лесотундровой зоне максимально изменяются по отношению к лесной зоне.

лкмуяар«

Рис. 6. Соотношение между альбедо (а) и температурой поверхности (Ts) в пределах 64-69° с.ш. и 50-55° в.д,. Июнь-август 1985-1991 гг. (рассчитано по данным Gutman et.al. 1995). Доминирующий фактор регулирования температуры поверхности:

I - эвапотранспирациопный и радиационный, II -радиационный

В лесотундре меняется характер тепловлагообмена подстилающей поверхности с атмосферой по сравнению с северной тайгой (рис.6). Он выражается в отрицательной корреляции между альбедо и температурой поверхности и в доминировании радиационного регулирования температуры поверхности по отношению к эвапотранспирационному.

Для юго-востока Русской равнины характерна зональная область в пределах 48-51" с.ш. повышенных меридиональных градиентов климатических показателей и радиационпо-тенловых потоков. Зональные области максимальных меридиональных градиентов климатических показателей перекрываются между собой. Их местоположение не менялось в течение двух тридцатилетий XX в на меридиональных трансектах 45-52° и 4855° в.д. (табл.3). При этом значительно усилилась зональная контрастность годовых сумм осадков.

По данным РКМ ГГО не ожидаются сдвиги этих областей для условий июля в течение XXI в.

Таблица.3.

Меридиональные градиенты за год на юго-востоке Русской равнины

среднегодовая

температура, ° С годовая сумма осадков, мм

Сев. 45-52 в.д. 48-55 в.д. 45-52 в.д. 48-55 в.д.

широта 1936- 1965- 1936- 1966- 1936- 1965- 1936- 1966-

1965 1995 1965 1995 1965 1995 1965 1995

51-52 -0.45 -0.46 -0.85 -0.98 25 23 46 48

50-51 -0.67 -0.66 -1.34 -1.42 31 32 51 55

49-50 -0.86 -0.81 -1.43 -1.22 30 38 41 46

48-49 -0.84 -0.77 -0.52 -0.46 23 30 20 22

47-48 -0.76 -0.69 -0.18 -0.18 18 24 11 12

Максимальные меридиональные градиенты Ж)VI, а также альбедо и температуры поверхности концентрируются в полупустынных ландшафтах в узкой полосе 49.5-50 "с.ш., которая соответствует зоне повышенных меридиональных градиентов температуры и осадков.

Отношение тепла и влаги резко изменяется в меридиональном направлении на юго-востоке Русской равнины: радиационный индекс сухости Будыко и отношение скрытого потока тепла к радиационному балансу в полупустынных ландшафтах, а отношение радиационного баланса к потоку скрытого тепла в степных ландшафтах.

Узкая полоса пустынных северных и значительная) часть полупустынных ландшафтов обладает только для нее характерной - особенностью тепловлагообмена - резким возрастанием роли эвапотранспирационного регулирования температуры поверхности по отношению к радиационному при перемещении в северном направлении.

—I-1-1-•---1-1

SX SI eo ■»» 4« «7_5

Рис. 7. Соотношение между альбедо (а) и температурой поверхности (Ts) в пределах 47-51° с.ш. и 48-51° в,д. на Прикаспийской низменности. Май-сентябрь 1985-1991 гг. (рассчитано по данным Gutman et.al. 1995).

Доминирующий фактор регулирования температуры поверхности:

I - эвапотранспирационный

II - эвапотранспирационный и радиационный

ВЫВОДЫ

Основные выводы и результаты работы базируются на анализе и климатологическом обобщении проявления глобального потепления в переходных зонах Русской равнины и его воздействия на зональную контрастность показателей климата, подстилающей поверхности, радиационно-тспловых потоков.

1. Определены особенности регионального проявления глобального потепления в последней трети XX в: (1) похолодание в тундровой и лесотундровой зонах во все сезоны года и зимнее потепление южнее ссвсротаежной подзоны; (2) на юго-востоке Русской равнины климат стал теплее и влажнее за счет изменений в холодный период года.

2. Установлена значимая связь между аномалиями индикатора фитомассы- Ж)VI и аномалиями радиационного баланса и потока скрытого тепла в пределах переходных зон. Связь более тесная, чем для температуры и осадков. Влияние радиационного баланса на несколько сильнее, чем влияние потока скрытого тепла. Обнаружена тенденция падения фитомассы на северо-востоке и повышения фитомассы на юго-востоке Русской равнины в конце XX в., обусловленная климатическими изменениями.

3. Контрастность переходных зон в среднем за год и в сезон вегетации определяется зональными областями повышенных меридиональных градиентов показателей климата и радиационно-тепловых потоков, перекрывающими переходные зоны.

4. По наблюденным данным в последней трети XX в. на Русской равнине выявлено: (1) смещение на север в пределах двух градусов зональной области с максимальными контрастами температуры и стабильное положение области с осадками на северо-востоке; (2) стабильное положение области с максимальными контрастами температуры и осадков на юго-востоке. Одновременно усилилась контрастность климата в переходных зонах.

5. Показано, что ландшафты переходных зон Русской равнины характеризуются максимальной зональной контрастностью климатически значимых показателей подстилающей поверхности (а%, Тп ° С, ЫО\Ч) по сравнению с соседними зонами. В этой связи реакция динамичных компонентов ландшафтов на региональные изменения климата может быть более сильной, чем в соседних зонах. Определены количественные оценки этой контрастности.

6. Определено резкое изменение характера тепловлагообмена в' переходных зонах с помощью соотношения альбедо и

температуры подстилающей поверхности, вычисляемого по спутниковым данным.

7. Получена оценка качества воспроизведения региональной климатической моделью 1ТО температуры и осадков для среднемесячных условий июля в переходных зонах. Модель удовлетворительно воспроизводит среднемесячную температуру, но завышает месячную сумму осадков в наибольшей степени на севере русской равнины.

8. Расчеты с региональной климатической моделью ГГО показали, что климат (условия июля) к середине XXI в. станет теплее и влажнее в переходных природных зонах Русской равнины, а положение границ областей с максимальными контрастами температуры и осадков изменится незначительно к середине XXI века.

Основной вывод работы состоит в том, что современное изменение климата и в ближайшие полвека еще недостаточны, чтобы сформировались предпосылки устойчивого сдвига 1раниц переходных природных зон.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Титкова Т.Б. Изменения климата полупустынь Прикаспия и Тургая в XX в.// Изв. РАН. Сер. геогр. 2003. №1. С. 106-111.

2. Титкова Т. Б. Изменение климата европейского Севера России в XX веке. // Изв. РАН. Сер. гсогр. 2003. №6. С.30-38.

3. Золотокрылин А.Н., Коняев КВ., Титкова Т.Б. Зависимость между аномалиями индекса вегетации и месячных сумм осадков в зоне умеренного и недостаточного увлажнения // Исслед. Земли из Космоса. 2000 . №6. С.74-78.

4. Золотокрылин А.И., Титкова Т.Б. Природная переходная зона на Прикаспийской низменности //Изв. РАН. Сер. геогр. 2004. .№ 2 С.92-99.

5. Золотокрылин А.Н. Титкова Т.Б. Виноградова В.В. Лесотундровая переходная зона на равнинах России по спутниковым данным // Изв. РАН Сер. геогр. 2005. № 4. С..

6. Золотокрылин А.Н. Виноградова В.В. Титкова Т.Б. Экстремальные ситуации в зональных растительных формациях России: оценка и сценарии // Проблемы региональной экологии. 2005. №5. с. 81-91.

7. Коняев К.В. Золотокрылин А.Н. Виноградова В.В. Титкова Т.Б. Определение по спутниковым данным реакции растительного покрова на аномалии климатических показателей. // Исслед. Земли из Космоса . 2003. №2. С. 18-28

8. Коняев КВ. Золотокрылин А.Н. Виноградова В.В. Титкова Т.Б Зависимость продуктивности растительного покрова от радиационного баланса и потока скрытого тепла в Северной Евразии // Исслед. Земли из Космоса. 2005. №2. С.13-19.

9. Золотокрылин А.Н., Титкова Т.Б., Виноградова Т.Б. Индикация приграничных геосистем на основе данных КОАА/АЧТШЕ. // Дистанционные исследования и картографирование структуры и динамики геосистем. Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН. 2002. С. 63-67.

10. Титкова Т.Б. Изменение климата переходных природных зоп на равнинах России // Материалы Всероссийской научной конференции, посвященной 200 — летию Казанского университета. Казань. 2004.С394

11. Титкова Т.Б. Климатические изменения в переходной природной зоне севера Европейской россии // Материалы Всероссийской научной конференции, посвященной 200 — летию Казанского университета. Казань. 2004.С394

12. Золотокрылин А.Н., Титкова Т.Б. Лесотундровые и полупустынные ландшафты Русской равнины по климатическим и спутниковым данным // Ландшафты: теория, методы, региональные исследования, практика. Материалы XI Международной ландшафтной конференции. Москва, 22-25 августа 2006. М.:Изд-во географ, ф-та МГУ. 2006. С. 313-314.

13. Золотокрылин А.Н., Титкова Т.Б. Изменения климата в области повышенных меридиональных градиентов показателей климата и растительности на юго-востоке Русской равнины // Степи Северной Евразии. Материалы IV Международного симпозиума. Под паучн. Ред. Чл.-корр. РАН А.А.Чибилева. Оренбург: ИПК «Газпромпсчать ООО» «Оренбурггазпромсервис», 2006. С. 274-277.

Для заметок

Для заметок

Отпечатано в копицентре « СТ ПРИНТ » Москва, Ленинские горы, МГУ, 1 Гуманитарный корпус. www.stnrint.ru e-mail: zakaz@stprint.ru тел.: 939-33-38 Тираж 100 экз. Подписано в печать 30.10.2006 г.

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Титкова, Татьяна Борисовна

Введение

Глава 1. Состояние вопроса, материалы и методика исследования

1.1. Обобщение литературных данных

1.1.1. Изменение климата Русской равнины

1.1.2. Лесотундровые и полупустынные ландшафты как переходные природные зоны

1 2. Природные условия и климат областей исследования

1.2 1 Тундровые, лесотундровые и северо-таежные ландшафты

1.2 2. Степные, полупустынные и пустынные ландшафты

1.3. Материалы и методы исследования

1.3 Л. Климатические данные

1.3.2. Показатели подстилающей поверхности

1.3.2.1. Вегетационный индекс, индекс ветационных условий, ГТК

1.3.2.2. Альбедо поверхности

1.3.2.3. Температура поверхности

1.3.3. Методы построения электронных карт

1.4. Оценка достоверности результатов анализа данных и электронных карг

1.5. Краткие сведения о региональной климатической модели ГГО

Глава 2. Изменение климата переходных природных зон в XX и XXI вв. 34 2.1. Изменение климата переходных природных зон поданным наблюдений 34 2.1.1. Лесотундровая переходная зона

2.1.1.1. Внутривековые тенденции климата

2.1.1.2. Внутригодовые изменения климата 41 2.1.2.11олупустынная переходная зона 44 2.1.2.1. Внутривековые тенденции климат

2.1.2.2. Внутри! одоные изменения климат

2.2. Предстоящее изменение климата переходных зон по данным региональной климатической модели ГГО

2.2.1. Сравнение данных наблюдений и численно! о эксперимента 56 2.2.1.1. Лесотундровая переходная зона 57 2.2.1.2.11олупустынная переходная зона

2.2.2. Ожидаемое изменение климата в XXI в.

2.2.2.1. Лесотундровая переходная зона

2.2.2.2. Полупустынная переходная зона

2.3. Краткие выводы

Глава 3. Реакция ^У1-индикатора фитомассы на изменение климата лесотундровых и полупустынных ландшафюв

3.1. Ы13У1 как индикатор фитомассы

3.2. Распределение на Русской и Западно-Сибирской равнинах

3.3. Связь между ЫБУ! и показателями климата, потоками радиационной) и скрытого тепла

3.3.1. Связь ЫЭУ1 с температурой и осадками

3 3.2. Связь ЮУ1 с радиационным балансом и потоком скрытою тепла

3.4. Междекадные изменения ЫОУ

3.4.1. Лесотундровая переходная зона.

3.4.2. Полупустынная переходная зона 93 3 5. Краткие выводы

Глава 4. Контрастность показателей климата, подстилающей поверхности и теплообмена в переходных зонах

4.1. Зональные области с повышенными меридиональными градиентами показателей климата и радиационно-тепловых потоков

4.1.1. Лесотундровая переходная зона.

4.1.2. Полупустынная переходная зона.

4.2. Меридиональные градиенты покашелей подстилающей поверхности.

4.2.1. Лесотундровая переходная зона.

4.2.2. Полупустынная переходная зона.

4.3. Соотношение тепла и влаги.

4.3.1. Лесотундровая переходная зона

4.3.2. Полупустынная переходная зона.

4.4. Индикатор соотношения тепла и влаги.

4.4.1. Лесотундровая переходная зона.

4.2.2. Полупустынная переходная зона 120 4.3. Краткие выводы 122 Заключение 125 Литера гура

ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРИРОДНЫХ ЗОН РУССКОЙ

РАВНИНЫ

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Изменение климата переходных природных зон Русской равнины"

Интерес к изучению переходных зон, сочетающих в себе зональные, экстразональные и интразональные ландшафты, существенно возрос в последние десятилетия в связи с развитием представления о формировании зонального географического пространства и его границ в условиях глобальных изменений климата [4, 40, 53, 55]. Переходные зоны - лесотундровая и полупустынная -способны чутко реагировать даже на небольшое изменение климата, которое проявляется в изменении их ландшафтной структуры.

Как свидетельствуют палеогеографические данные, изменения климата в голоцене происходили неоднократно, что вызывало подвижку переходных зон [10]. При повышении средней июбальной температуры на 1° и 2° С в онгимумы межледниковий происходило заметное сокращение зоны тундры, менялась структура и других ландшафтных зон. В этой связи важно знать особенности проявления глобального потепления в лесотундровой и полупустынной и соседних с ними зонах Русской равнины в ХХ-ХХ1 вв.

Актуальность исследования.

Переходные природные зоны представляют собой достаточно открытую систему для воздействия климатического фактора, обладают ни жим порогом восприятия ею воздействия и демонстрируют адекватную ответную реакцию на климатические изменения.

Актуальность работы определяется необходимостью изучения особенностей проявления глобального потепления в переходных природных зонах, влияющих на реакцию динамичных компонентов ландшафтов. Интерес к переходным зонам повышается в связи с развитием в настоящее время представления о механизме формирования природной зоны и ее границ, с одной стороны, и предвидения последствий текущего глобального потепления, с другой.

Важно понимание динамики климата в связи с показателями подстилающей поверхности и тепловлагообмена в переходных зонах, которые могут служить ориентиром для предвидения возможного сдвига зональных ландшафтных границ.

Актуальным является определение тесноты связи индикаторов структуры ландшафтов, особенно показателей растительною покрова, с показателями климата и радиационно-тепловых потоков в переходных зонах для выявления их изменений.

Целью настоящей работы является исследование изменения климата переходных и соседних природных зон Русской равнины и его воздействия на зональную контрастность показателей климата, радиационно-тепловых потоков, подстилающей поверхности.

Для достижения сформулированной цели необходимо было решить следующие задачи:

• Обобщить накопленные данные об изменении климата Русской равнины за инструментальный период наблюдений

• Оценить изменения наблюденного и модельного климата переходных зон Русской равнины в XX - XXI вв.

• Определить реакцию индикатора фитомассы на изменения климата в конце XX в.

• Исследовать контрастность показателей климата, подстилающей поверхности и теиловлатообмена в переходных зонах.

Предмеюм защшы являем ся климаюло1ическое обобщение проявления глобальною потепления в переходных зонах Русской равнины и его воздействия на зональную контрастность показателей климата, подстилающей поверхности, радиационно-тепловых потоков. Работа направлена на понимание механизма формирования и смещения климато1енных ландшафтных границ в условиях глобального потепления.

Путь решения научно-исследовательской задачи состоит в исследовании степени соответствия зональных областей с максимальными контрастами показателей климата, радиационно-тепловых потоков и подстилающей поверхности переходным зонам и влияния глобальною потепления на изменение границ этих областей. Их устойчивый сдвиг в peí иональных сценариях глобального потепления рассматривается в качестве предпосылки изменения границ переходных юн.

Основные положения, выносимые на защигу:

• Климатология переходных зон в связи с изменением климата в XX-XXI вв.

• Реакция индикатора пленой фитомассы в переходных зонах на изменения климата для оценки последствий глобального потепления.

• Возможное изменение зональных контрастов показателей климата, радиационно-тепловых потоков, подстилающей поверхности в переходных зонах в ситуации глобального потепления.

Практическая ценность работ

Совокупное гь выполненных автором новых научных исследований реакции переходных природных зон на изменения климата позволяет оценить последствия глобального потепления применительно к динамичным компонентам ландшафтов. Полезны для практики установленные тенденции климатогенного изменения фитомассы в лесотундровой и полупустынных зонах Русской равнины в конце XX в, а также тенденция климатической составляющей опустынивания на юге-востоке Европейской России.

Выявленные территориальные особенности колебаний климата в ра*личные сезоны в лесотундровой и полупустынной переходных зонах и смежных с ними областях представляют интерес для оценки динамичных характеристик ландшафтов.

Научная новизна работы

Представленная диссертационная работа является новым комплексным научным исследованием изменения климата переходных природных зон Русской равнины в ситуации современного и ожидаемого глобального потепления. При этом впервые:

• Установлены особенности проявления июбальною ио1епления в ХХ-ХХ1 вв в переходных зонах.

• Выявлена повышенная реакция индикатора зеленой фитомассы в переходных зонах на изменения климата.

• Определено значение зональной контрастности показателей климата, радиационно-тепловых потоков, подстилающей поверхности, фитомассы в переходных зонах в условиях глобального потепления.

Терри юрии и временной интервал исследования

Исследование ограничивается Русской равниной. Детально рассматриваются тундровая, лесотундровая, северо-таежная, а также сухосгенная, полупустынная и северная пустынная зоны (подзоны) по классификации ландшафтов А Г.Исаченко (1988) [46].

Наблюденные данные охватывают временной интервал с 1936 г. по 2000 г., а данные численных экспериментов на региональной климатической модели (РКМ) ГГО декады 1991-2000,2041-2050,2091-2100 п.

Материалы и методы исследования

Материалы включают метеорологические данные мегеосети и реанализа; спутниковые наблюдения показателей подстилающей поверхности и радиационного баланса; полученный по данным реанализа поток скрытого тепла.

В работе анализируются ряды среднесуточной температуры воздуха и суточных сумм осадков из климатического архива Международного центра данных Росгидромета в Обнинске, за период с 1936 по 1995 гг. [36]. Показатели подстилающей поверхности представлены месячными значениями нормированного разностного вегетационною индекса (NDVI) с разрешением 1хГ за последние две декады XX в. [83]; среднемноголетними месячными значениями альбедо и температуры подстилающей поверхности с разрешением 16x16 км [87]. Исходные данные месячных значений радиационного баланса и потока скрытого тепла за период 1983-1991 гг. были пересчитаны из сетки 2,5 х 2,5° на одноградусную сетку.

В качестве индикатора зеленой фитомассы применялся NDVI. Массив значений месячною NDVI составлен по данным измерений отражения земной поверхностью в разных диапазонах солнечного спектра с помощью усовершенствованного радиометра высокою разрешения (AVHRR) с 1982 г. по 2001 г. Радиометр был установлен на серии полярно-орбитальных спугников Национальною управления но атмосфере и океану США (NOAA) [82].

Сценарии антропогенного изменения климата Русской равнины в заданные декады XXI в. выбраны на основе численных экспериментов на РКМ ГГО для Европейской части России при умеренном сценарии антропогенных воздействий В2 МГЭИК [76,77,78].

Метод исследования - сравнительно-географический с применением ГИС-технологий.

Апробации работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации представлялись в виде тезисов научных докладов в частности на Всероссийской научно-методической конференции «Дистанционные исследования и картофафирование структуры и динамики геосистем» (Иркутск, 2002), Всероссийской научной конференции "Современные глобальные и ре1иональные изменения ¡еосистем» (Казань, 2004), XI Международной ландшафтной конференции (Москва, 2006), IV Международном симпозиуме «Степи Северной Евразии» (Оренбург, 2006),.

По теме диссертационной работы опубликовано 13 работ, в том числе 8 статей в рецензируемых журналах и 5 тезисов докладов.

Автор благодарен за консультации сотрудникам лаборатории климатологи, в особенности научному руководителю работы д.г.н. Золотокрылину А.Н. и дфм.н. К.В. Коняеву.

Структура и объем диссертации. Диссер1ация изложена на 139 машинописной странице и состоит из введения, четырех иыв и заключения. Список литературы содержит 97 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Титкова, Татьяна Борисовна

Заключение

В работе обосновано положение, что па северо-востоке и юго-востоке Русской равнины возрастает зональная контрастное п> покашслсй климата и радиационно-тепловых потоков, которая обуславливает максимальную контрастность показателей подстилающей поверхности в переходных природных зонах - лесотундровой и полупустынной.

Установлено, что зональные области максимальных меридиональных градиентов показателей климата и радиационпо-тепловых потоков включают ис только лесотундровую и полупустынную зоны, ио и иросгираюгся на соседние природные зоны (подзоны).

По данным спутниковых наблюдений показано усиление зональной контрастности в лесотундровых и полупустынных ландшафтах таких показателей подстилающей поверхности, как альбедо, температура, индикатора фитомассы-Ы1)У1.

Предлагается, что устойчивый сдвиг границ области максимальных меридиональных градиентов показателей подсшлающей поверхпосш в климатическом масштабе времени считать признаком смещения климатоюнных ландшафтных границ в условиях глобального потепления.

В работе исследовано проявление глобальною погепления в ареалах повышенной зональной контрастности показателей климата, радиационно-тепловых потоков на Русской равнине по наблюденным и РКМ ГГО данным в ХХ-ХХ1 вв.

В холодный период отмечалось повышение суммы отрицательных температур и оно частично компенсировалось более ранним началом роста температуры весной Похолодание теплого периода происходило за счет уменьшения среднесуточных температур в августе, что сократило продолжительность ве!етационного сезона. На всей территории наблюдался рост юдовых осадков за счет осадков холодного периода Наибольшие изменения произошли на Кольском полуострове, где одновременно увеличились осадки теплого периода.

В среднем за год климат юго-востока Русской равнины, включая полупустыппую и соседние зоны, стал несколько влажнее и теплее в последней трети XX в. по снношению к середине столетия. Изменения впутригодового хода климата юго-востока Русской равнины в последней трети XX в. следующие: темпераIура повысилась на несколько градусов зимой и весной и понизилась леюм и осенью; летний максимум температур сместился па 15-20 дней с августа на июль.

Изменение внугриюдовою хода осадков в конце XX в. проявилось в их росте в зимпе-весеипий и отчасти летний сезоны. Отмеченное сокращение числа дней с осадками па фоне повышения сумм осадков привело к увеличению количества осадков выпавших в среднем за одни сутки, что служит признаком увеличеггия экстремальности климата.

В работе исследована реакция ЫОУ1-индикатора на изменения климата в ареалах повышенной зональной контрастности показателей климата и радиациоппо-тепловых потоков.

Сравнение локальных данных ЫОУ1 и показателей растительного покрова свидетельствует, что на большей части исследуемой территории изменение летнего N0X4 с точностью до знака может служить индикатором изменения продуктивности и с точностью до коэффициента индикатором изменения фиюмассы. Корреляция ухудшается, если используются интерполированные на градусную сетку показатели растительного покрова. Уверенно можно говорить о значимости положительной корреляции между ЫЭУ1 и надземной фитомассой в слабо трансформированных человеком ландшафтах Европейской России.

Резкое изменение ЫЭУ1 характерно в лесотундровых и полупустынных ландшафтах, функционирующих в условиях недостатка тепла или влаги. Показатель изменчивости Ы1)У1 - средпеквадратическое отклонение значимо возрастает в ландшафтах, где соотношение тепла и влаги сильно отклоняются ог оптимальною.

Связь между аномалиями ЫОУ1-индикатора и аномалиями температуры и осадков избирательна Ее достоверность не высокая. Достоверность связи повышается в основном в лесотундровой и полупустынной зонах, а также в сухос1епной подзоне.

Корреляционный анализ аномалий ЫОУ1 и радиационно-тенловых потоков показал, что связан как с радиационным балансом, так и потоком скрытою

тепла па Русской равнине. Связь более тесная с радиационно-тепловыми потоками, чем с температурой и осадками. Влияние радиационного баланса па ЫОУ1 несколько сильнее, чем влияние потока скрытого тепла Усиление связи с радиационным балансом возрастает в областях с максимальным Ы1)У1, а также в лесотундровых и стенных, полупустынных ландшафтах. Интенсивность связи для поюка скрытого тепла возрастает в лесотундре, а также в степях и полупустынях.

Неблагоприятные климатообусловленные условия, вызывающие стрессовое состояние растительного покрова на севере Русской равнины составляли в среднем меньше половины месяца. Изменения неблагоприятных вегетационных условий на севере Русской равнины в последнее десятилетие по отношению к предыдущему носили в основном локальный характер.

На юго-востоке Русской равнины увеличение ЫЭУ1 в декаду 1992-2001 гг. по сравнению с декадой 1982-1991 гг. выразилось в значимом сдвиге его изолиний к востоку в юго-западной части Прикаспийской низменности и к югу на остальной территории (степные, полупустынные, пустынные северные ландшафты). Этот сдвш является подтверждением увеличения здесь юдовых осадков в конце XX в. Одновременно здесь отмечалось сокращение периода с климагообусловленными неблагоприятными вететационными условиями в последнюю декаду XX в.

В ареалах повышенной зональной контрастности показателей климата и радиационно-тепловых потоков выявлены зональные области с максимальными меридиональными 1радиенгами.

Области максимальных меридиональных градиентов показателей климата выделяются также по данным РКМ ГГО. Как показывают численные эксперименты на РКМ ГГО, не ожидаются значимых смещений этих областей в условиях глобального потепления в XXI в

Установлено, что лесотундровая переходная зона отличается от соседних максимальными зональными контрастами ЫОУ1, температуры и альбедо поверхности. Первые два показателя градиентов преимущественно одного знака - отрицательные, а градиенты альбедо - положительные. Также резко меняется соотношение тепла и влаги в лесотундровой зоне.

В лесотундре меняется характер теплообмена подстилающей поверхности с

атмосферой по сравнению с северной тайгой. Он выражается в отрицательной

корреляции между альбедо и температурой поверхности и в доминировании

радиационного регулирования температуры поверхности по отношению к эвапотранспирационному.

Границы этих обласгей оставались стабильными в последней трети XX в. По данным РКМ ГГО не ожидается смещение границ областей в период глобального потепления XXI в.

Радиационный индекс сухости Будыко, а также отношение скрытою поюка тепла к радиационному балансу резко меняются в ландшафтах северной пустыни и полупустыни. Максимальные изменения отношения радиационного баланса к потоку скрытого тепла отмечались в сухостепных ландшафтах.

Основной вывод работы состоит в том, что современное изменение климата в ближайшие полвека еще недостаточны, чтобы сформировались предпосылки устойчивою сдвига границ переходных природных зон.

Литера lypa.

1 Адаменко В И, Кондратьев К Я. Глобальные изменения климата и их эмпирическая диагностика // Антропо1енное воздействие на природу Севера и его экологические последствия. Под ред. Изрэля Ю.А., Калабина Г.В., Никонова В.В. Анагиты: Кольский научный центр РАН, 1999. С. 17-37.

2 Алисов Б.П. Климат СССР. М : Изд-во Моск. ун-та, 1956.125 с.

3 Арманд А Д, Ведюшкин М А Триггерные геосистемы Препринт М ИГ All СССР, 1989 51 с

4 Арманд А Д, Кайданова О В Ландшафтные триггеры//Изв РАИ Сер геогр 1999 №3 С 22-28

5 Базилевич ИИ Биоло1 ическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993.293 с.

6 Байкова ИМ, Ефимова I1A, Строкина J1A Современное изменение облачного покрова над территорией России //Ме1еорология и гидрология 2002. №9. С. 52-61.

7 Бардин М Ю Изменчивость температуры воздуха над западными территориями России и сопредельными странами в XX веке//Мет-гия и гидр-гия.2002. №8.С.5-22.

8 Бардин М10 Изменчивость температуры воздуха над западными территориями России и сопредельными странами в XX веке // Mer-i ия и i идр-i ия.2002 №8. С. 5-22.

9 Будыко М.И. Климат и жизнь. Л.: Гидромегеоиздат, 1971. 472 с.

10 Величко А А Устойчивость ландшафтной оболочки и ее био-георазнообразие в свете динамики широтной зональности // Изв. РАН. Сер. геогр. 2002. №5. С. 7-21.

11 ГочубятниковЛ JI, Денисенко ЕА Взаимосвязь ве1етационного индекса с климатическими параметрами и структурными характеристиками растительного покрова // Изв. РАН. ФАО. 2006, том2, №4, с 524-538.

12 Григорьев А А, Будыко МИ О периодическом законе географической зональности. Докл. АН СССР. 1956. Т. 1Ю.№1. С. 129-132.

13 Груза Г В, Бардин МЮ, Ранькова Э Я и др. Состояние и комплексный мониториш природной среды и климата. Пределы изменений. М., 2001. С. 18-39.

14 Груза ГВ, Ранькова ЭЯ Изменение климатических условий Европейской части России во второй половине XX века // Влияние изменения климага на экосистемы М., 2001. Вып.4. С. 1-16

15 Груза ГВ, Ранькова ЭЯ Изменение климатических условий Европейской части России во второй половине XX века // Влияние изменения климата на экосистемы М., 2001. Вып.4. С.1-16.

16 Груза Г В., Ранькова ЭЯ Колебания и изменения климата на территории России // Изв. РАН. Сер. ФАО. 2003. Т.39. №2. С. 166-185

17 Груза Г В, Ранькова ЭЯ Обнаружение изменений климата: состояние, изменчивость и экстремальность климата // Метеорология и I идролог ия. 2004. №4. С.50-66.

18 Доскач А Г. Природное районирование Прикаспийской полупустыни //. М.: Наука, 1979. 142 с

19 Ефииова НА Строки! ¡а Л А Байкова ИМ, Мачкова И В. Изменения температуры воздуха и облачности в 1967-1990 гг. на территории бывшего СССР//Метеорология и гидрология. 1994. №6. С.66-69.

20 Ефимова НА, Строкина Л А, Байкова ИМ, Мачкова ИВ. Изменения основных элементов климата на территории СССР в 1967-1990 гг. // Метеороло1 ия и гидрология. 1996. №4. С.34-41.

21 Залетаев В С. Эколо1 ически дестабилизированная среда (экосистемы аридных зон в изменяющемся гидролщ ическом режиме). М.: Паука, 1989. 147 с.

22 Замочодчиков ДГ, Уткин А И Система конверсионных отношений для расчета чистой первичной продукции лесных экосистем по запасам насаждений // Лесоведение. 2000. №6. С.54-63.

23 Зочотокрычин А II Виноградова В В Титкова ТБ Экстремальные ситуации в зональных растительных формациях России: оценка и сценарии // Проблемы региональной экологии 2005 № 5 с 81-91.

24 Зо штокрычин А Н Климатическое опустынивание. Отв.ред.А.П.Кренке. М.: Наука, 2003. с 246.

25 Зочотокрычин А II ГитковаТБ Виноградова В В Лесотундровая переходная зона на равнинах России по спутниковым данным//Известия АН Сер. Геогр. 2005. № 4, с.

26 Зочотокрычин А Н, Копяев К В, Титкова Т.Б Зависимость между аномалиями индекса вегетации и месячных сумм осадков в зоне умеренного и недостаточного увлажнения // Исследование Земли из Космоса 2000. №6. С.74-78.

27. Зочотокрычин АН, Титкова Т.Б Природная переходная зона на Прикаспийской низменности //Известия АН. Серия географическая. - 2004.№ 2 с.92-99.

28 Зукерт НВ Замочодчиков ДГ Изменения температуры воздуха и осадков в тундровой зоне России // Метеорология и гидрология. 1997. № 8 С.45-52.

29 Зубов С М Природные комплексы и продуктивность растительности СССР Минск Изд-во Белорус ун-та, 1978 168 с

30 Исаев А А Атмосферные осадки. Мезоструктура полей жидких осадков. М.: Изд-во

МГУ, 2001г. 98 с.

31 Исаев А А Статистика в метеоролог ии и климатологии. М.: Изд-во МГУ, 1988. 224с.

32 Казанский А Б, Зочотокрылин А.Н Значение повторяемости осадков при разной интенсивности опустынивания // Изв. РАН. Сер. геогр., 2002. №1. С. 36-41.

33 Киктев ДБ, Секстой Д М, Александер Л В, Фочшнд К К Грснды в полях годовых экстремумов осадков и приземной температуры во второй половине XX в. // Метеорология и гидрология 2002. №11. С. 13-24.

34 Китаев ЛМ Пространственно-временная изменчивость высоты снежного покрова в Северном полушарии.// Метеорология и г идролог ия. 2002. № 5. С.28-34.

35 Китаев J1М Пространственно-временная изменчивость высоты снежною покрова в Северном полушарии // Метеоролог ия и гидрология. 2002 № 5. С.28-34.

36 Климатический архив Международного центра данных Poci идроме та в г. Обнинске [http://wdc.meteo.ru],

37 Климатический атлас Азии Карты средних температур и среднего количества осадков//Подготовлено в ГГО им.А.И.Воейкова. ВМО, ЮНЕСКО, Госкомгидромет СССР, ЮНЕП. 1981.27 карт.

38 Кокорин АО, Минин А А Обзор итоюв работ. Влияние изменения климата па экосистемы. Охраняемые природные территории: анализ миоголегиих наблюдений. М.: Русский университет, 2001. С.5 - 8.

39 Кочомыц Э Г. Ландшафтные исследования в переходных зонах (методологический аспект). М.: Паука, 1987. 116 с.

40 Кочомыц Э Г Полиформизм ландшафтно-зональных систем. Пущипо, 1998. 311 с.

41 Кондратьев К Я Глобальные изменения климата: данные наблюдений и результаты численного моделирования // Исследование Земли из Космоса 2004. №2. С.61-96.

42 Коняев К В Зочотокрылин АН Виноградова В В Титкова ТВ Зависимость продуктивности растительного покрова от радиационного баланса и потока скрытою тепла в Северной Евразии // Ислед. земли из космоса. - 2005. N2. С13-19.

43 Коняев К В Зочотокрышн АН Виноградова В В Титкова ТБ Определение по спутниковым данным реакции растительного покрова на аномалии климатических показателей. // Ислед. земли из космоса. - 2003. №2. С. 18-28

44 Копыч И В, Никочаев В А Физико-i еографическое районирование Прикаспийской низменности по материалам космической съемки // Вести. Моск. ун-та. Сер.5. География. 1984. №1. С.65-70.

45 Кренке А Н, Разуваев В Н, Китаев ЛМ. и др Спежггость па территории СНГ и его регионов в условиях глобальною но1епления//Криосфера Земли.2000.Т.4.№4.С.97-106.

46 Ландшафтная карта СССР М 1 4000000. Научн. ред, д.г.н.А.Г.Исачеико. ГУГК при СМ СССР. М.: 1988.4 л.

47 Левина Ф Я. Растительность полупустыни Северного Прикаспия и ее кормовое значение. M.-JI.: Наука, 1964. 336 с.

48 ЛобановВА, АнисимовОА Современные изменения температуры воздуха на территории Европы // Метеоролог ия и i идрология. 2003. №2. С.5-14.

49 Мазепа ВС Изменение климата и динамика при тундровых редколесий на полярном Урале в XX столетии // Envoronment of Siberia, the Far East and the Arctic. Selected Papers presented at the International Conference ESFEA 2001 Tomsk Russia. September 5-8, 2001 Eds. V.V Zuev and Yu P.Tito V.Tomsk 2001

50 Мещерская А В, Ьечяикин И Г, Гочод МП Мониторинг толщины снежного покрова в основной зерпопроизводящей зоне бывшего СССР за период инструментальных наблюдений // Изв. РАН. Сер. геогр. 1995. №4. С.71-78.

51 Muibhoe Ф Н, ГвоздецкийН А. Физическая i еография СССР. М :Мыель, 1976. 420 с.

52 Николаев В А Естественное и антропогенное опустынивание степных и полупустынных территорий //Вестн. МГУ. Сер.5, География 1982 № 2.С. 47-53

53 Николаев В А Ландшафтоведение и геоэколо1 ия на исходе 20 века // Веет. РФФИ 1999 №2(16).

54 Никочаев В А Копыч И В, Линдеман Г В. Ландшафтный экотон в Прикаспийской полупустыне // Вести. Моек, ун-та. Сер.5. География. 1997. №2. С. 34-39.

55 Никочаев В А. Ландшафтные экогоны // Вестник московского университета. Сер 5. География. 2003 № 6 с. 3-9.

56 Павлов А В Мерзлотно-климатические изменения па Севере России: наблюдения, прогноз // Изв. РАИ. Сер. геогр. 2003. №6. С. 39-50

57 Переведенцев 10 П, Верещагин М А Наумов Э П, Шанталинский КМ Многолетние колебания основных показателей гидрометеорологического режима Волжского бассейна//Метеорология и гидрология. 2001. №10. С. 16-23.

58 ЮППереведенцев. Теория климата// Из-ио Казанскою универсшега2004,320 с.

59 Попова В В Структура многолетних колебаний атмосферных осадков па Русской равнине // Изв. РАН. Сер. геогр. 1999. №3. С. 40-50

60 Попова В В Структура miioi олетних колебаний ашосферных осадков на Русской равнине // Изв. РАН. Сер. геогр. 1999. №3. С. 40-50.

61 Проект International Satellite Cloud Climatology Project (1SCCP) [httpV/agni.larc.nasa gov/SRBhomepage.html]).

62 Проект реанализа NCEP/NCAR [http://www.ncep noaa gov]).

63 ПузаченкоЮГ, Санковский А Г Климатическая обусловленность чистой продукции биосферы. Изв. РАН. Сер. reoip 2005.№ 5. С.3-19.

64 Ралькова Э Я, Груза Г.В Индикаторы изменений климата России // Метеорология и гидрология. 1998. №1. С.5-18.

65 Россия в условиях июбальных изменений окружающей среды и климата. М., 1996. Выи.6. 83 с.

66 Север Европейской части СССР. Природные условия и естественные ресурсы СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1966.451 с.

67 Сеченов СМ, Гечьвер Е С Климатические изменения i одовой суммы осадков и частоты измеренных осадков на территории России и соседних стран в XX в. //Докл. РАН. 2003. Том 393. №6. с.818-821.

68 Сонечкин Д М, Броевский Р, Пващенко Н Н, Якубяк Б Пространственно-временной скейлинг полей приземной температуры воздуха// Метеорология и гидрология. 2005. №7. С. 18-25.

69 Сотнева И И Динамика климатических условий второй половины XX в. района Джаныбекского стационара Северного Прикаспия // Изв. РАН. Сер. геогр. 2004. №5. С.74-84.

70 Титкова Т Б. Изменение климата европейскою Севера России в XX веке. // Известия АН. Серия географическая. - 2003. N6 с.30-38

71 Титкова Т Б Изменения климата полупустынь Прикаспия и Тургая в XX В.// Изв. РАН. Сер. геогр. 2003. №1. С. 106-111. 10. 1иткова 1.Б. Изменение климата европейского Севера России в XX веке. // Известия АН. Серия географическая. -2003. N 6 с. 30-38.

72 Тишков А А, Царевская ИГ Продуктивность природных, нолуприродпых и антропогенно модифицированных экосистем. Проблемы Региональной Экологии. 2005. №2. С.6-21.

73 Чибилев А А Эколого-географические проблемы Российско-Казахстанскою приграничного субрегиона// Изв. РГО. 2004. Вып.З. С. 13-22.

74 Хромов СП МамонтоваII И. Метеорологический словарь. 3-е изд. Л., 1974

75 Шкошшк ИМ, МечешкоВ II, Гавршипа В M Валидация региональной климатической модели ГГО//Метеорология и гидрология. 2005. № 1. С. 14-27

76 Школьник ИМ, МелешкоВП, Катцов В М. Возможные изменения климата на Европейской части России и сопредельных территориях к концу XXI век: расчет с региональной моделью ГГО // Метеоролог ия и г идролог ия 2006. №3. С. 5-16

77 Шкочьник ИМ, МечешкоВ И, Павлова ТВ Региональная гидродинамическая модель атмосферы для исследования климата на территории России // Метеорология и гидрология. 2000. № 4. С.32-49

78 Berne G В, Kabore S S, Goila К, Courel M F Remote sensing-based spatio-temporal modeling to predict Ыотаьь in Sahelian grazing ecosystem // Ecol. Modelling. 2005. V.184. P.341-354.

79 Bjartmar Sveinbjornsson, Anmka llofguard, Andrea Lloyd. Natural Causes of the lundra-laiga Boundary// //Ambio Special Report 12, Iundra Iaiga Treeline Research/ Royal Swedish Akademy of Sciences 2002 P23-29

80 Climate Change 2001. 1 he Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Houghton J.T., Ding Y.,Griggs D.J.,et al. (eds.). Cambridge: Cambridge University Press, 2001. 881 p.

81 Climate Diagnostics Center of NOAA-CIRRS: htpp://www.cdc noaa gov/.

82 DAAC. (Distributed Active Archive Center). Pathfinder AV1IRR Land One Monthly Composite // URL: httpV/daac gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN DOCS/ FTP SI IK.

83 Distributed Active Archive Center Pathfinder AVHRR Land Data Internet: http://daac.gsfc.nasa gov/ Otterman,1985,

84 Gareth Rees, Ian Brown, Karl Mikkola, Farmo Virtanen, Ben Werkman. How Can the Dinamics of the Tundra-Taiga Boundary be remotely monitored //Ambio Special Report 12, Tundra Taiga Treeline Research/ Royal Swedish Akademy of Sciences 2002 P56-62

85 Gitehon A Kogan F. AVHRR-based spectral vegetation indices for quantitative assessment of vegetation state on productivity in semiarid and arid regions: calibration and validation // Mediterranean desertification. Brussels, 2000. P.579-585.

86 Gutman G, Tarpley D, Ignatov A Olson S 'I he Enhanced NOAA Global Land Dataset from the Advanced Very High Resolution Radiometer// Bull. Of the American Meteorol. Soc. Vol. 76, №7. 1995. P. 1141-1156.

87 Holdridge L R Determination of worid plant formation from simple climate data // Science. 1947. V.105. P.367-368.

88 Kidwell K B NOAA polar orbiting data user,s guide. U.S. Department of Commerce Tech. Rep.1995.

89 Kogan F N Global Drought Watch from Space. Bulletin of the American Meteorological Society. 1997. V.78. P. 621-636.

90 Lieth H Modeling the primary productivity of the world // Lieth 11., Whittaer R.H. (eds). Primary productivity of the biosphere. New York: Springer-Verlag, 1975. P.237-262.

91 Oddar Skre, Robert Baxter, Robert Crawford, Terry Callaghan, Alexey Fedorkov. How will the tundra-taiga interface respond to climate change. //Ambio Special Report 12, Tundra Taiga Treeline Research/ Royal Swedish Akademy of Sciences 2002 P37-46

92 Richard Harding, peter Kuhry, Torben Christensen et al Climate feedbacks at the tundrataiga interface //Ambio Special Report 12, Tundra Taiga Treeline Research/ Royal Swedish Akademy of Sciences 2002 P47-55

93 Terry Callaghan, Ben Werkman, Robert Crawford Tundra-taiga interface and its dynamics: Concepts and applications //Ambio Special Report 12, Tundra Taiga Treeline Research/ Royal Swedish Akademy of Sciences 2002 P6-14

94 Terry Callaghan, Robert Crawford, Matti Eronen et al The Dynamics of the tundra-taiga boundary: an overview and suggested coordinated and integrated approach to research //Ambio Special Report 12, Tundra Taiga Treeline Research/ Royal Swedish Akademy of Sciences 2002 P3-6

95. Tucker C G, Vanpraet C L, Sharman MJ. Van Ittersum G Satellite remote sensing of total herbaceous biomass production in the Senegalise Sahel: 1980-1984 // Remote Sens. Environ.

1985. Vol.17. P.233-249.

96 Tucker C J, Sellers P G Satellite remote sensing of primary production // Int J Rem Sens.

1986. V.7. P. 1395-1416.

97 Otterman J., Tucker C.J. Satellite measurements of surface albedo and temperatures in semi-desert // J. Climate and Appl. Meteorol. 1985.Vol 24, N3. P. 228-235.