Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Количественная оценка природных факторов пространственной дифференциации геосистем горных котловин на примере Убсунурской впадины

ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Количественная оценка природных факторов пространственной дифференциации геосистем горных котловин на примере Убсунурской впадины"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Количественная оценка природных факторов пространственной дифференциации геосистем горных котловин на примере Убсунурской впадины

специальность 25.00.23 - физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

На правах рукописи

Зелепукина Елена Сергеевна

С-Петербург - 2008

003460371

Работа выполнена на кафедре физической географии и ландшафтного планирования факультета географии и геоэкологии Санкт-Петербургского государственного университета

Научный руководитель:

доктор географических наук Чистяков Кирилл Валентинович

Официальные оппоненты:

доктор географических наук Викторов Алексей Сергеевич

кандидат географических наук Михайлов Николай Николаевич

Ведущая организация Российский государственный педагогический

университет им. А.И.Герцена (РГПУ им.А.И.Герцсна)

Защита состоится «77» февраля 2009 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д.212.232.64 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199178, Санкт- Петербург, 10-я линия В.О., д. 33, ауд. 74.

С диссертацией можно,ознакомиться в библиотеке им. A.M. Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт- Петербург, Университетская набережная 7/9

Автореферат разослан_200 г.

дата

Ученый секретарь диссертационного совета д.г.н.

С.Н. Лесовая

Актуальность работы. В горных условиях реакции на глобальные изменения климата проявляются быстрее, чем на равнинах, поэтому актуальность учета географических факторов при разработке стратегии устойчивого развития в горах очевидна. Убсунурская впадина, значительная часть которой находится в пределах российско-монгольского биосферного заповедника, служит модельным объектом эколого-географических исследований уже более четверти века вследствие компактного сочетания' различных типов ландшафтов от полупустынь и эоловых песчаных равнин ' до гляциально-нивальных высокогорий. Накопленные знания о современных ландшафтах впадины и истории их формирования позволяют исследовать факторы, влияющие на динамику природных обстановок, и рассмотреть механизмы действия этих факторов в современных условиях и будущем.

Цели и задачи. Целью настоящей работы было выявление ведущих природных факторов пространственной дифференциации геосистем и оценка вероятных амплитуд изменений ландшафтной структуры в горах и на днище котловины при возможных сценариях изменения климата на основе встречаемости геосистем при различных сочетаниях условий тепло- и влагообеспеченности.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- разработка модели пространственного распределения геосистем впадины на основе оригинальных геоморфологической и ландшафтной карт (М 1:500 ООО) и цифровой модели рельефа впадины;

- разработка сеточной модели с шагом 2 км полей основных климатических характеристик (среднелетняя температура воздуха, суммы активных температур, количество осадков за летний период, распределение значений гидротермического коэффициента Селянинова) для всей впадины с учетом высотных, долготных и широтных градиентов указанных характеристик;

- количественный анализ структуры высотной поясности, ее однородности по высотным ступеням, склонам разных экспозиций, типам рельефа;

- оценка интервалов климатических характеристик, оптимальных и лимитирующих пространственное положение состояний геосистем;

- оценка высотных и площадных изменений длителыювременных состояний горных и котловинных ландшафтов при четырех сценариях изменения климата: потепление на фоне увеличения/ сокращения количества осадков и похолодание, сопровождающееся ростом/ сокращением количества осадков.

Объект исследования. Объектом исследования являются длительновременные состояния геосистем, а предметом исследования -влияние климатических и геоморфологических факторов на ландшафтную дифференциацию Убсунурской впадины.

Методика исследования и используемые материалы. Теоретической основой для решения поставленных задач являются современные представления о длительновременных состояниях ландшафтов и о ландшафтно-экологических факторах, определяющих разнообразие ландшафтной структуры. Для использования названных концепций применялись методы ГИС-моделирования, статистического анализа (корреляционный, регрессионный, кластерный), а также тематического (ландшафтного, геоморфологического, климатического)

картографирования.

В работе были использованы данные режимных наблюдений на сети гидрометеорологических станций и постов на территории России и Монголии, для решения задач картографирования использовались данные дистанционных съемок (аэро- и космоснимки). Для разработки модели ландшафтной структуры впадины использовались результаты многолетних (с 1990-х гг.) полевых исследований Центрально-Азиатской экспедиции Санкт-Петербургского госуниверситета, в которых автор принимала участие.

Научная новизна. Научной новизной работы является количественный анализ высотно-ярусной структуры впадины, на основе которого выявлены особенности распределения современных состояний геосистем в зависимости от высоты, форм рельефа и экспозиции. Созданы модели пространственного распределения по всей впадине полей среднелетней температуры воздуха, сумм активных температур, сумм атмосферных осадков летнего периода и коэффициентов увлажнения для летнего периода, на основе которых для этого региона установлены связи состояний геосистем с основными климатическими характеристиками. Впервые количественно оценены возможные высотно-площадные изменения ландшафтной структуры впадины при различных сценариях колебания климата, основанные на встречаемости современных состояний в различных диапазонахузначений метеопараметров.

Защищаемые положения. В итоге проведенных исследований были получены следующие результаты, которые и составляют основные защищаемые положения диссертации:

1. Количественный анализ пространственного распределения геосистем выявил, что в ландшафтной дифференциации впадины ведущую роль играет рельеф: гипсометрический фактор, тип рельефа, литология поверхности, экспозиция.

2. Предложенная методика сравнения встречаемости геосистем на разных высотных уровнях способствует объективизации выделения высотных поясов. С помощью статистических методов проведен анализ однородности ландшафтной структуры высотных уровней.

3. В горных котловинах реалистичное отражение пространственного распределения основных климатических характеристик возможно только с учетом всего комплекса высотно-экспозиционных и широтно-долготных особенностей территории. В этом случае появляется возможность

построения изолинейных полей метеопарамстров, пригодных для среднемасштабного ландшафтно-климатического моделирования.

4. Каждая группа состояний геосистем характеризуется определенными интервалами климатических параметров, благоприятными для их функционирования, и значениями, лимитирующими их пространственное распространение. Наиболее широкая эколого-климатическая ниша присуща степным геосистемам.

5. Максимальная амплитуда высотно-площадных изменений при климатических колебаниях вероятна для луговых, полупустынных и тундровых состояний геосистем. Самыми консервативными к возможным колебаниям климата являются псаммофитные и петрофитные состояния геосистем и совокупность степных состояний.

6. Наиболее заметные изменения высотно-ярусной структуры впадины возможны при потеплеиии на фоне иссушения и при похолодании, сопровождающемся увеличением количества осадков. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы в разработках стратегий сбалансированного (устойчивого) развития горных регионов юга Сибири, а также при организации наблюдений в биосферных заповедниках в горах.

Апробация результатов исследования. Результаты проведенных исследований докладывались на XII съезде Русского Географического Общества в Кронштадте (2005 г.), на научной сессии факультета географии и геоэкологии СПбГУ в 2006 г. и на конференции факультета географии и геоэкологии СПбГУ в 2008 г. По теме диссертации опубликовано 6 работ (с соавторами).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Список литературы включает более 50 наименований. Общий объем работы составляет 154 страницы, включая 56 рисунков и 35 таблиц.

Для решения поставленных задач была принята следующая последовательность изложения материала. В первой главе дается физико-географическая характеристика района исследований с детальным рассмотрением особенностей распределения основных форм рельефа по высоте, характеристика климата и режима увлажнения территории, охваченной стационарными метеонаблюдениями, Во второй главе приведен анализ высотно-ярусной структуры впадины, выявлены особенности высотных поясов, получены количественные оценки связи состояний геосистем с типами рельефа и экспозицией макросклонов. В третьей главе описывается методика построения изолинейных полей распределения важнейших климатических показателей по всей впадине с учетом высотно-широтно-долготных особенностей территории. Кроме того, выявлены диапазоны значений метеопараметров, в пределах которых наблюдаются оптимальные условия для каждой группы состояний геосистем, а также лимитирующие их распространение. В четвертой главе приводятся расчеты возможных изменений площадей групп состояний

геосистем при четырех наиболее вероятных сценариях климатических колебаний в целом и по высотным ступеням для варианта потепления на фоне уменьшения атмосферных осадков и похолодания с одновременным ростом атмосферного увлажнения. В заключении подводятся основные итоги исследования и полученные выводы.

Благодарности. Автор искренне благодарит своего научного руководителя Кирилла Валентиновича Чистякова и выражает глубокую признательность Игорю Григорьевичу Москаленко.

Структура и содержание работы Во введении обоснована актуальность диссертационной работы; сформулированы цели и задачи исследования; приведены общие сведения о фактическом материале, положенном в основу работы; отражены научная новизна и практическая значимость результатов работы; приведены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава. Убсунурская впадина представляет собой межгорное понижение Котловины Больших Озер Алтае-Саяно-Монгольского горного пояса. В наиболее пониженной части находится горько-соленое озеро Убсу-Нур (урез воды - 759 м), по водоразделу которого в данной работе была проведена граница впадины (площадь водосборного бассейна примерно 70 тыс. км2). С востока в озеро впадают реки Нарийн-Гол и Тэсийн-Гол, между которыми простирается обширная плоская равнина. Котловина окаймлена средневысотными хребтами Тогго-Хын-Шил и Хан-Хухий на юге, Булнай-Нуру на юго-востоке, Западный и Восточный Танну-Ола на севере, Хорумнуг-Тайга и Саншлен на северо-востоке, Цаган-Шибэту на западе и наиболее высоким массивом Тургэни-Нуру (максимальная высота 3965 м) на юго-западе.

В геоморфологическом отношении днище впадины подразделяется на три части: западная - наиболее пониженная и выровненная; центральная

- повышенная и всхолмленная, с существенно перевеянной поверхностью; и восточная - возвышенно-горная с обширными распадками и падями (Селиверстов, 1995).

Сочетание исследовательской ГИС в формате Maplnfo со специально созданной цифровой моделью рельефа Убсунурской впадины с шагом сетки 2 км (всего 17488 точек) позволило провести количественный анализ структуры высотной поясности впадины. Путем наложения геоморфологической карты и цифровой модели в узлах сетки с известными значениями географической широты, долготы, абсолютных высот, экспозиции был определен тип рельефа. Генерализация рельефа в зависимости от морфологии, генезиса, литологического состава подстилающих пород, режима миграции вещества и особенностей экзогенных процессов позволила выделить пять типов рельефа, краткая характеристика которых приведена ниже:

- Высокогорный (1) тип рельефа (1,5 тыс. км2), встречающийся в основном выше 2000 м, объединяет скалистые, альпийские, гольцовые

б

денудационно-нивационные высокогорья, ледники и холмисто-останцовые поверхности выравнивания выше 2600 м.

- Среднегорный (2) тип рельефа (почти 23,5 тыс. км2), представлен денудационно-эрозионными формами и денудационными равнинно-холмистыми и плоскосопочными поверхностями выравнивания, преобладающими на высотах 1600 - 2200 м, а также гольцовыми денудационно-нивационными формами выше 2000 м.

- Холмогорно-мелкосопочный (3) тип рельефа (около 18 тыс. км2) объединяет холмогорья, распространенные на высотах 1400 - 2000 м, мелкосопочники - на 1200-2000 м, наклонные поверхности предгорий (аккумулятивно-денудационные елани-пади, преобладающие на высотах 1400 - 2000 м, и денудационно-педиментированнные бэли на 1000 - 1600 м), а также денудационно-литоморфные плато уровня 1000 - 1200 м и крутосклонные вулканогенные базальтовые плато.

- Аккумулятивно- равнинный (4) тип рельефа (более 19 тыс. км2) встречается по всему вертикальному профилю впадины и объединяет: ледниковые и озерно-ледниковые равнины (например, при слиянии рек Тургэн-Гол и Хархира); водно-ледниковые зандровые террасы и конусы; речные разноуровенные террасы с частично заболоченными поймами (преимущественно на высотах от 800 до 1200 м); плоские озерно-речные равнины (в основном уровня 800 - 900 м); озерные террасированные и пляжевые равнины (преимущественно ниже 800 м); наклонные континентальные дельты (преобладают на высотах от 800 до 1200 м); предгорные многоярусные конуса выноса и шлейфы на высотах порядка 1000 м; аллювиально-пролювиально-солифлюкционные пади распространены в основном выше 1600 м.

- Барханно-грядовый (эоловый) (5) тип рельефа (4,3 тыс. км2), распространенный ниже 1600 м, представлен массивами бугристых, барханных, и грядовых песков (закрепленных либо перевеваемых).

Распределение площадей в низкогорной части впадины довольно равномерно, наибольшую площадь (свыше 16 тыс. км2) занимает высотный интервал 2000 - 2200 м, высокогорья (выше 3000 м) занимают не более 1 % площади впадины.

Вторая глава. Автор придерживается концепции состояний природного территориального комплекса как «свойств его структуры, которые сохраняются на протяжении более или менее длительного отрезка времени» (Мамай, 1982). Геосистемы способны переходить из одного состояния в другие, не выходя за рамки инварианта в течение заданного интервала времени (Гродзинский, 1989). Фациальную структуру горнотаежных ландшафтов при времени жизни деревьев одного поколения порядка 100-150 лет можно считать инвариантом по всем внутривековым состояниям (Пузаченко, 1981). Состояния ландшафтов с периодами изменений до 150 лет определяются трансформациями доминантных растительных сообществ и почв в пределах однородных

геоморфологических контуров. При рассмотрении современных длительновременньгх состояний геосистем Убсунурской впадины было выделено десять типов, таксономически примерно соответствующих группам урочищ:

1 — Горно-тундровые и кобрезиевые пустотные, в том числе гляциально-нивалъные состояния геосистем (6,6 % площади впадины) представляют собой чередование разнообразных (каменисто-лишайниковых, мохово-осоково-кобрезиевых и др.) тундр в сочетании с разнотравно-осоко-кобрезиевыми пустошами. Небольшие по площади гляциально-нивальные геосистемы встречаются выше 3000 м, где повсеместно распространена многолетняя мерзлота.

2 - Кедрово-лиственничные, в том числе остепненные лиственничные состояния геосистем (13 % площади впадины) объединяют лиственничные и кедрово-лиственничные травяно-зеленомошные леса на мерзлотно-таежных почвах, которые в подгольцовом поясе сменяются мохово-лишайниковым и ерниковым редколесьем, а также парковые разнотравно-злаковые остепненные лиственничники на дерново-таежных почвах.

3 - Елово-лиственничные, в том числе долинные лугово-лесные состояния геосистем (4 % площади впадины) представлены еловыми и елово-лиственничными разнотравными лесами на кислых глееватых и мерзлотных почвах в сочетании с осоковыми закустаренными лугами на лугово-болотных почвах, а также долинньми мелколиственными (преимущественно тополевыми) лесами на аллювиальных почвах.

4 - Степные состояния геосистем, занимающие почти половину впадины, представлены разнообразными сообществами, которые можно объединить в пять групп: разнотравно-тонконоговые на горных черноземах и темно-каштановых почвах (4а), разнотравно-злаково-тырсовые на каштановых и темно-каштановых почвах (46) - самый распространенный вариант степных состояний во впадине, карагановые на аллювиальных и бурых песчаных почвах (4в), разнотравно-типчаковые на горных черноземах и темно-каштановых почвах (4г) и разнотравно-овсецовые на горных луговых черноземах и каштановых почвах (4д).

5 - Петрофитные состояния (2,5 % площади впадины) представлены разреженными разнотравно-злаковыми сообщества с караганой Бунге на темно-каштановых и каштановых щебнистых почвах.

6 - Псаммофитные состояния геосистем представляют собой сочетание незакрепленных песков и разреженных травяно- кустарниковых сообществ на несформировавшихся песчаных почвах.

7 - Полупустынные состояния геосистем (2 % площади впадины) объединяют нанофитоново-ковыльковые, холоднополыннно-прутняковые сообщества на серо-бурых засоленных почвах и галофитно-таровые полупустыни на солончаковых почвах.

8 - Долинно-луговые, в том числе солончаковые состояния геосистем, занимающие 1/10 часть впадины, представлены разнотравно-злаково-

осоковыми лугами на аллювиальных почвах в сочетании с солончаковыми лугами на лугово-солончаковых почвах.

9 — Лграрно-природные состояния геосистем, возникшие в результате сельскохозяйственной деятельности, занимают менее \% впадины. 10- Озерные геосистемы занимают около 5 % площади впадины.

Для количественного анализа высотно-ярусной структуры впадины в работе использовался коэффициент сходства состояний геосистем по высоте - Кс, представляющий собой сумму наименьших долей площади каждой группы состояний геосистем на сравниваемых стометровых высотных уровнях. Выявление степени сходства между высотными поясами проводилось на основе кластерного анализа в варианте метода «ближайшего соседа» (рис.1).

до 800

800-900

1000-1100

900-1000

1100-1200

1300-1400

ь 1200-1300

л 1400-1500

1500-1600

1600-1700

S 1700-1800

2 1800-1900

1900-2000

о 2000-2200

m 2200-2400

2400-2600

2600-2800

2800-3000

более 3000

ОМ

—I—

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5 Кр

Рис. 1 Кластерная диаграмма различий высотных поясов впадины по встречаемости состояний геосистем (Кр - коэффициент различия долей площади состояний геосистем по высотным интервалам)

В ярусной структуре впадины можно выделить четыре высотных пояса со сходными инте1ральными показателями встречаемости состояний геосистем (коэффициент различия вычислялся как Кр=1- Кс):

I - низкогорный - от, 759 до 900 м, в котором преобладают лугово-солончаковые состояния при существенном участии разнотравно-злаково-тырсовых степных и полупустынных;

II - среднегорный - от 900 до 2200 м, в котором в целом абсолютно доминируют степные состояния, и можно выделить несколько высотных подпоясов диапазоном от 200 до 500 м:

IIa - 900 - 1100 м характеризуется существенной долей

псаммофитных и долинно- луговых состояний;

IIb - 1100 - 1400 м отличается наибольшим числом состояний;

lie - 1400 - 1700 м выделяется заметным (до 22%) участием лесных, преимущественно лиственничных состояний;

lid - 1700 - 2200 м, в котором доля лесных состояний достигает 40 %, появляются травянистые тундровые состояния. III - подгольцовый - от 2200 до 2600 м отличается почти равным участием степных, таежных и тундровых состояний геосистем; IV- высокогорный - выше 2600 м, где господствуют тундровые состояния в сочетании с типчаковыми степными.

Мерой разнообразия ландшафтной структуры высотных поясов может быть число встречающихся групп состояний геосистем. На высотах от 900 до 1300 м и от 2000 до 2200 м встречаются восемь групп состояний, Для днища котловины, а также склонов уровня от 1500 до 1900 м и нижней границы высокогорного пояса характерны пять-шесть состояний геосистем. На высотах 2600-2800 м встречаются три группы состояний (разнотравно-типчаковые степные и лиственничные при доминировании тундровых), выше 2800 м - только две.

Для более объективного сравнения высотных ступеней впадины был введен интегральный коэффициент однородности - Ъ\

к - количество групп состояний геосистем, встречающихся в высотном интервале, Si -площадь состояния геосистем » в высотном интервале, So - отношение площади высотного интервала к количеству состояний геосистем на этом интервале (к).

Значения коэффициента однородности варьируют от ¿=0,36 в подгольцовом поясе, где наблюдается примерно равное соотношение тундровых, лесных и степных (разнотравно-типчаковых и разнотравно-злаково-тырсовых) состояний, до Ъ = 0,81 на высотах 1400- 1600 м, где абсолютно доминируют степи. На равных по площади уровнях 1000 -1100 м и 1100 - 1200V;m коэффициенты однородности при одинаковом числе состояний довольно сильно отличаются, что подчеркивает разное соотношение доминирующих разнотравно-злаково-тырсовых степей.

Таким образом, мозаичность высотно-ярусной структуры впадины определяется не только количеством состояний геосистем в каждом поясе, а соотношением их площадей.

По аналогичной схеме проводился количественный анализ связи состояний геосистем с типами рельефа и макроэкспозицией. Выделены четыре группы состояний со сходными интегральными показателями особенностей рельефа:

- Наибольшая степень сходства отмечается между елово-лиственничными и долинно-луговыми, в том числе солончаковыми состояниями, проявляющаяся в преимущественном распространении этих

геосистем на аккумулятивных равнинах при незначительных площадях на мелкосопочном и среднегорном типе рельефа;

- Ко второй группе относятся степные и петрофитные состояния геосистем, которые в основном приурочены к холмогорно-мелкосопочному типу рельефа и менее - к среднегорному;

- Тундровые и кедрово-лиственничные состояния преобладают на среднегорном типе рельефа;

- Псаммофитные состояния геосистем, приуроченные к барханно-грядовому типу рельефа, коррелируют только с карагановыми степями.

Несомненное влияние' на распределение горных геосистем оказывают экспозиционные различия. Из всех групп состояний геосистем впадины наиболее равномерно по склонам распределены тундровые, в том числе гляциально-нивальные (минимальное значение коэффициента экспозиционной однородности).

В распределении лесных состояний по макросклонам прослеживается явно выраженный минимум на выположенных поверхностях, что можно объяснить выдуваемостью снега, и, как следствие - ограниченными запасами почвенной влаги. Долинно-мелколиственные состояния доминируют на западных макросклонах, что связано с общим уклоном днища впадины на восток. Кедрово-лиственничные заметно преобладают на южных макросклонах, а лиственничные остепненные состояния - на северных. Из всех лесных состояний только елово-лиственничные существенно преобладают на восточных склонах. Это может быть отчасти объяснено результатом метелевого переноса снега зимой, что увеличивает влагонасыщенность подветренных восточных склонов.

Степные состояния преобладают на северных макросклонах с явным минимумом на выровненных поверхностях. В распределении петрофитных состояний максимум встречаемости выражен на южных склонах, а минимум - на ровных поверхностях. Полупустынные состояния приурочены к восточным и южным склонам, наименее обеспеченным влагой. Преобладание луговых, в том числе солончаковых состояний геосистем на западных склонах объясняется общим уклоном котловины и долин крупнейших рек к западу.

Третья глава. Географическое положение впадины обусловливает резкую континентальность климата с ярко выраженным годовым ходом среднемесячных температур воздуха и атмосферных осадков, с существенными зимними термическими инверсиями. В основу анализа пространственной дифференциации основных климатических характеристик легли данные метеонаблюдений по 15 станциям и постам, охватывающие период с 1961 по 1990 гг. (Уве аймгийн..., 1986). На базе этих данных была создана модель пространственного распространения полей основных климатических характеристик с учетом высотного, широтного и долготного изменения температуры воздуха и количества

осадков во всей впадине, включая горные склоны. Пошаговая процедура моделирования представлена на рис.2.

Рис. 2. Блок-схема последовательности создания пространственной модели распределения основных климатических характеристик впадины.

Для унификации фактических данных все значения среднемесячной температуры воздуха и среднемесячного количества осадков приводились к единому тридцатилетнему периоду. По графикам годового хода приведенных среднемесячных температур воздуха для каждой станции подсчитывались суммы температур (Е,>10 С, 5°С и >0°С). Изменение с высотой основных термических показателей отражаются линейными зависимостями (табл.1).

Таблица 1. Характеристика изменений сумм температур воздуха с высотой.

Суммы тем ператур, "С Диапазон изменений, °С Уравнение связи (х- высота) Вертикальный градиент на 100м, °С Коэффициент корреляции

выше 0 1673-2776 у = -1,0324- х + 3564,8 103 -0,88

выше 5 1359-2685 у = -1,0649- х + 3525,3 106 -0,89

выше 10 985 - 2497 у =-1,2298-х+3457,7 123 -0,91

Различия в теплообеспеченности западной и восточной частей впадины частично объясняются повышенной облачностью к востоку от Убсу-Нура, где выпадает максимальное количество осадков. Выявлено, что суммы активных температур понижаются на 330 С на каждые 100 мм выпавших осадков.

Суммы осадков за лето были приведены к высоте 1200 м - средней высоте метеостанций, принимая вертикальный градиентов летних осадков в пунктах со схожим широтно-долготным положением, равный 5 мм/100 м. На основе анализа поля распределения приведенных к усредненной высоте летних осадков, впадина была разделена на три района со схожими условиями увлажнения, для каждого из которых были составлены уравнения регрессии осадков с долготой, что позволило рассчитать суммы летних осадков (А) с учетом направления влагонесущих ветров и барьерного эффекта горных хребтов. Учитывая нелинейность изменения количества осадков с высотой, применялись разные вертикальные градиенты по высотным уровням. Окончательный расчет количества летних осадков сводился к суммированию (с учетом знака) значений количества осадков, полученных с учетом долготного и высотного градиентов (табл.2).

Высотный диапазон, м Вертикальный градиент осадков, мм/100 м Уравнение расчета приведенных осадков в узловых точках модели рельефа с учетом высотных (Ь реальная) и долготных (А) особенностей

ниже 1200 3.4 А - (1200 - Ь реальная) • 0.034

1200-1500 6.0 А+ (Ь реальная -1200) ■ 0.06

выше 1500 12.0 А + (Ь реальная -1500) • 0.12 + 18

В каждой узловой точке цифровой модели рассчитывались значения температуры и осадков, по которым были построены изолинейные модели распределения сумм активных температур и летних осадков. В качестве показателя увлажнения территории был выбран гидротермический коэффициент Селянинова, схема распределения значений которого отражает широкий спектр условий увлажнения в котловине, а также значительные пространственные градиенты данного параметра (рис.3).

Большие контрасты условий увлажнения впадины связаны, во-первых с влиянием гипсометрического фактора и барьерного эффекта «подветренных» склонно и подножий, во-вторых, с вытянутостью котловины в направлении с запада на восток, совпадающей с траекторией движения циклонов и их активизацией, и в-третьих, в меньшей степени -проявлением широтного фактора (более сухие условия у подножий хребтов на юге впадины).

Для выявления связи между длительновременными состояниями геосистем и климатическими характеристиками был проведен анализ встречаемости групп состояний в различных диапазонах значений сумм активных температур, количества летних осадков и значений ГТК. Для каждой группы состояний геосистем выявлены оптимальные диапазоны значений метеопараметров (табл.3).

хр.БУЛНАЙ-НУРУ

И

Рис.3 Схема пространственного распределения значений гидротермического коэффициента Селянинова

В данном регионе величину осадков 150 мм за лето можно рассматривать как определяющую нижнюю границу. Используемые в качестве показателя, лимитирующего верхнюю границу леса, значения среднелетней температуры воздуха в Убсунурской впадине равны 9 С. При более низкой температуре леса представлены низкорослыми разреженными лиственничниками либо отдельными деревьями, не рассматриваемыми в данном исследовании. Для лесных состояний впадины оптимальной является среднелетняя температура 12-13 С.

Табл.3 Значения сумм активных температур и летних осадков, при которых

Группы состояний геосистем Суммы активных температур, "С Летние осадки, мм

1 - Горно-тундровые < 210 >350

2а - Кедрово-лиственничные 100-1200 200-300

26 - Лиственничные остепненные 100-1100 200-300

За - Елово-лиственничные 100-1000 >250

36 - Долинно- мелколиственные 1000-2000 150-200

4 - Степные (в целом) 250-2350 50-270

5 - Петрофитные 700-2300 < 100 и 150-250

6 - Псаммофитные 1500-2350 110-200

7 - Полупустынные >2600 <60

8 - Долинно-луговые >2300 < 120

Наименьшее пересечение в климатических координатах «Суммы активных температур - Осадки» с другими геосистемами характерно для горно-тундровых состояний, в то время как эколого-климатические ниши полупустынных и долинно-луговых геосистем имеют большую степень пересечения, что подчеркивает высокую степень обусловленности этих

состояний литолого-геоморфологическими условиями днища котловины (засоленные грунты, перевеваемые пески и др.). В условиях пересеченной местности при увеличении роли стока, возможной подпитки подземными и талыми ледниковыми водами существенно расширяется диапазон климатических условий распространения тех или иных состояний и растет возможность их «пересечения». Для степных состояний геосистем характерна наиболее широкая эколого-климатические амплитуда. Анализируя распространение разных групп степных состояний, можно выделить диапазоны климатических параметров, в которых их встречаемость превышает 20 % (табл. 4).

Табл. 4. Диапазон значений летних осадков (мм) и сумм активных температур {С),

Степные состояния геосистем Летние осадки, мм И>10С

Разнотравно-тонконоговые 250-350 0-500

Разнотравно-злаково-тырсовые <50 >2000

Разнотравно-карагашшковые 150-200 и 250-300 > 2000

Разнотравно-типчаковые >300 <1000

Разнотравно-овсецовые нет 500-2000

Выявление ведущих факторов ландшафтной дифференциации впадины проводилось методом таблиц сопряженности, в каждую ячейку которых вносились встречаемость геосистем в пределах выделенных градаций признаков. Для определения степени связи между состояниями геосистем и такими факторами как тип рельефа, макроэкспозиция, суммы активных температур, количество летних осадков и значения ГТК рассчитывались значения критерия/2 (Афифи, 1982). Сравнивая получившееся значение критерия х2 с табличными, можно сказать что, безусловно, связь состояний геосистем с рассматриваемыми признаками существует. Для определения степени связи между признаками использовалась мера связи Крамера - IV, рассчитываемая как

№

X

, где д=тт (а, Ь),

а - число градаций признака (для рельефа а =5, экспозиции а=5, сумм активных температур а =7, летних осадков а = 9, ГТК а =11), Ь- число групп состояний геосистем (для всех случаев - 8).

Применение количественного показателя (критерия Крамера) для определения ведущих факторов пространственной дифференциации длительновременных состояний геосистем впадины показало высокую степень связи растительных сообществ с макроэкспозицией ^=0,89) и рельефом (\У=0,64), наименьшую - с летними осадками (\У=0,29). Четвертая глава: Расчет возможных трансформаций высотно-ярусной структуры Убсунурской впадины в случае значительных изменений климата проводился для четырех наиболее вероятных сценариев:

1) потепление, сопровождающееся увеличением количества осадков;

2) потепление при уменьшении количества осадков;

3) похолодание при росте атмосферного увлажнения и

4) похолодание на фоне сокращения количества осадков.

При рассмотрении вариантов потепления/похолодания климата, за основу было взято предположение увеличения/уменьшения среднелетней температуры воздуха на 2 С (от современной). При рассмотрении вариантов колебаний атмосферного увлажнения, было взято предположение увеличения/уменьшения количества летних осадков на четверть (от современного). Внеся соответствующие изменения в базу данных ГИС, для всех сценариев в каждой точке модели по значениям сумм активных температур и сумм летних осадков проводился расчет ГТК Селянинова. После этого для всех сценариев изменения климата рассчитывалась вероятностная площадь групп состояний, суммируя значения, полученные путем умножения площади прогнозной графы ГТК на современную встречаемость (в долях единицы) рассматриваемой группы состояний при данном диапазоне ГТК.

Для количественного выражения степени чувствительности групп состояний геосистем к изменениям климата был введен показатель абсолютной изменчивости (ф, представляющий собой четверть суммы по модулю изменения площади каждой группы состояний при всех четырех сценариях.

Согласно расчетам, наиболее чувствительными к климатическим изменениям являются полупустынные, долинно-луговые и тундровые состояния (показатель абсолютной изменчивости этих групп состояний геосистем варьирует от 20 до 35). Площадь полупустынных состояний геосистем может существенно увеличиться при колебаниях климата, связанных с уменьшением количества осадков: примерно на треть (от современной) при похолодании и почти на 70 % при потеплении. Площадь долипно-луговых состояний вероятно увеличится при сокращении осадков на 40 % (по сравнению с современной площадью) при потеплении и на 20 % при похолодании, но уменьшится при увеличении осадков (на четверть при похолодании). Горно-тундровые состояния геосистем, согласно расчетам, существенно изменятся по площади лишь при втором (сократятся на 40%) и третьем (увеличатся на треть) климатическом сценарии, а при потеплении с одновременным ростом осадков и при похолодании с одновременным иссушением, напротив, практически сохранят свои размеры. Достаточно высокой степенью изменчивости характеризуются лесные состояния, особенно елово-лиственничные и мелколиственные, которые при любом варианте колебаний климата изменятся более чем на 10%. Мало зависят от флуктуаций климата петрофитные и псаммофитные состояния геосистем. Общая площадь степных состояний изменится не более чем на 3 % при любом климатическом сценарии (показатель абсолютной изменчивости самый низкий во впадине - 1,6). Однако низкие значения показателя абсолютной изменчивости вовсе не означают неизменности вертикальных границ разных видов степей и их площадей по высотным ступеням. В заключении подведены итоги работы и сделаны основные выводы.

1. Создана цифровая модель ландшафтной структуры Убсунурской впадины.

2. Анализ высотно-ярусной структуры на основе сравнения площадей групп состояний геосистем позволяет объективизировать выделение высотных ступеней.

3. Предложенные количественные методы позволяют оценивать степень вариативности и однородности высотных поясов на основе встречаемости длительновременных состояний геосистем.

4. Предложена методика построения полей метеопараметров (с учетом высотно-широтно-долготных особенностей территории), которая может быть применена для моделирования климата горных котловин в сходных физико-географических условиях.

5. Рассчитаны значения среднелетних температур, сумм активных температур, летних осадков и значений ГТК в каждой узловой точке модели и построены изолинейные поля распределения метеопараметров.

6. Для каждой группы состояний геосистем определены вероятностные показатели встречаемости при различных условиях тепло- и влагообеспеченности, т.е. определены эколого-климатические ниши геосистем.

7. Наиболее широкая климатическая амплитуда характерна для степных состояний геосистем в целом. Моделирование изменений климата выявило крайне высокую консервативность степных состояний геосистем по отношению к колебаниям климата. Однако этот вывод не означает неизменность площадей и высотных границ различных степных состояний при изменении климата.

8. Наибольшие изменения ландшафтной структуры вероятны при потеплении на фоне сокращения осадков: увеличатся площади полупустынных и лугово-солончаковых состояний (почти на 70 и 40 % соответственно) за счет существенного сокращения горно-тундровых и горно-таежных; а также при похолодании и одновременном увеличении количества атмосферных осадков, когда вероятно резкое увеличение площади горно-тундровых и горно-таежных состояний при сокращении полупустынных и луговых.

9. Индикаторами климатических изменений можно считать полупустынные, тундровые и долинно-луговые, в том числе солончаковые геосистемы, для которых вероятны не только существенные площадные изменения, но и значительные изменения границ поясов по высоте. .

10. Ведущую роль в пространственной дифференциации геосистем Убсунурской впадины играет рельеф.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Чистяков К.В., Зелепукина Е.С. Структура высотной поясности степных ландшафтов Убсунурской впадины // Степи Северной Евразии. Материалы IV международного симпозиума. Оренбург, 2006. С.762-765

2. Москаленко И.Г., Чистяков К.В., Зелепукина Е.С. Гидроклиматические условия ландшафтов Убсунурской котловины//Доклады XII съезда РГО, Т.5, СПб, 2005

3. Чистяков К.В., Москаленко И.Г., Зелепукина Е.С. Особенности распределения

ландшафтов Убсунурской впадины по высоте // Вестник Санкт-Петербургского университета. Сер.7. Геология, география. 2007. Вып.4.

4. Чистяков К.В., Москаленко И.Г., Зелепукина Е.С. Высотная структура ландшафтной поясности Убсунурской впадины//Вестн.С-Петерб.ун-та.Сер.7.2008. Вып.3.с.128-139.

5. Зелепукина Е.С., Москаленко И.Г., Чистяков К.В. Гипсометрическая и

климатическая обусловленность ландшафтной структуры Убсунурской впадины// Материалы IX Убсунурского международного симпозиума (16-19 сентября 2008 г. Кызыл). «Экосистемы Центральной Азии: исследования, проблемы охраны и природопользования». Кызыл, 2008.

6. К.В.Чистяков, И.Г.Москаленко, Е.С.Зелепукина. Климат Убсунурской впадины: пространственная модель//Изв.РГ0.2009.Т. 141 .Вып. 1 .С.44-61

Печать Н.В. Андриановой

Подписано к печати 29.12.2008. Формат 60 х 90/16. Бумага тип. Печать ризограф.

_Тираж 100 экз. Заказ 755_

Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия Издательство СПХФА 197376, Санкт-Петербург, ул.Профессора Попова,14

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Зелепукина, Елена Сергеевна

- Введение.

- Глава 1. Физико-географическая характеристика Убсунурской впадины

1.1 Географическое положение.

1.2 Геологическое строение и рельефа.

1.3 Высотное распределение основных типов рельефа

1.4 Основные черты климата.

1.5 Гидрографическая характеристика.

1.6 Почвенно-рйстительный покров.

- Глава 2. Современные длительновременные состояния геосистем впадины

2.1 Теоретическая основа концепции длительновременных состояний.

2.2 Особенности высотно-ярусной структуры впадины.

2.3 Однородность и вариативность высотных поясов.

2.4 Влияние рельефа на пространственное распределение длительновременных состояний геосистем.

2.5 Влияние экспозиции на пространственное размещение состояний геосистем.

- Глава 3. Климатические факторы дифференциации современных длительновременных состояний геосистем

3.1 Методика обработки метеорологической информации.

3.2 Методика построения пространственных моделей полей климатических характеристик впадины.

3.2.1 Приведение рядов наблюдений к единому высотному уровню.

3.2.2 Выявление высотного и долготного градиентов изменения среднелетней температуры воздуха и количества осадков.

3.2.3 Построение изолинейных моделей полей температур и осадков.

3.3 Общие закономерности влияния тепло- и влагообеспеченности на распределение длительновременных состояний геосистем.

3.4 Климатические конверты состояний геосистем.

- Глава 4. Оценка амплитуды площадных и высотных изменений высотноярусной структуры впадины при колебаниях климата.

4.1 Сценарии изменения климатических условий и методика расчета вероятностных состояний геосистем.

4.2 Оценка степени чувствительности геосистем впадины к среднепериодическим изменениям климата.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Количественная оценка природных факторов пространственной дифференциации геосистем горных котловин на примере Убсунурской впадины"

В современных научных исследованиях особое место занимает оценка региональных последствий глобальных климатических изменений. В горных условиях реакции на глобальные изменения климата проявляются быстрее, чем на равнинах. Актуальность учета географических факторов при разработке стратегии устойчивого развития в горах очевидна не только для специалистов, но и для широкой общественности. Учет огромного природно-рекреационного потенциала Алтая и прогноз его изменений представляет значительную сложность из-за труднодоступности и недостаточной изученности горных районов. Контрастность ландшафтных обстановок в горах и внутригорных котловинах Алтая делают их уникальным полигоном для решения задач оценки реакции ландшафтов на климатические изменения и для географического прогноза.

Убсунурская впадина, расположенная на границе России и Монголии, представляет собой межгорное понижение длиной 300 км при субмеридиональной ширине около 100 км, в западной части которого лежит горько-соленое озеро Убсу-Нур (урез воды 759 м). Впадина окружена горными хребтами, наиболее высокие (более 3,5 км) из них находятся в юго-западной части. Убсунурская котловина, значительная часть которой находится в пределах российско-монгольского биосферного заповедника, служит модельным объектом эколого-географических исследований уже более четверти века. Это объясняется достаточно компактным сочетанием на территории впадины большинства характерных для Внутренней Азии типов ландшафтов от полупустынь и эоловых песчаных равнин до гляциально-нивальных высокогорий. Накопленные знания о пространственном разнообразии ландшафтов Убсунурской впадины и истории их формирования позволяют исследовать факторы, влияющие на динамику природных обстановок, и рассмотреть механизмы действия этих факторов в современных условиях и будущем.

Целью настоящей работы было выявление ведущих природных факторов пространственной дифференциации геосистем и оценка вероятных амплитуд изменений ландшафтной структуры в горах и на днище котловины при возможных сценариях изменения климата на основе встречаемости геосистем на разных высотных уровнях при различных сочетаниях условий тепло- влагообеспеченности.

В рамках достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- разработка модели пространственного распределения геосистем впадины на основе оригинальных геоморфологической и ландшафтной карт (М 1:500 000) и цифровой модели рельефа впадины;

- разработка сеточной модели с шагом 2 км полей основных климатических характеристик (среднелетняя температура воздуха, суммы активных температур, количество осадков за летний период, распределение значений гидротермического коэффициента Селянинова) для всей впадины с учетом высотных, долготных и широтных градиентов указанных характеристик;

- количественный анализ структуры высотной поясности, ее однородности по высотным ступеням, склонам разных экспозиций, типам рельефа;

- определение климатических «конвертов» основных состояний геосистем впадины, т.е. оценка интервалов климатических характеристик, оптимальных и лимитирующих пространственное положение геосистем;

- оценка высотных и площадных изменений длительновременных состояний горных и котловинных ландшафтов при четырех сценариях изменения климата: потепление на фоне увеличения/ сокращения количества осадков и похолодание, сопровождающееся ростом/ сокращением количества осадков.

Теоретической основой для решения поставленных задач являются современные представления о длительновременных состояниях ландшафтов и о ландшафтно-экологических факторах, определяющих разнообразие ландшафтной структуры. Для использования названных концепций применялись методы ГИС-моделирования, статистического анализа (корреляционного, регрессионного, кластерного), а также тематического (ландшафтного, геоморфологического, климатического) картографирования.

В работе были использованы данные режимных наблюдений на сети гидрометеорологических станций и постов на территории России и Монголии (данные по 15 станциям, охватывающие период наблюдений с 1961 по 1990 гг.), для решения задач картографирования использовались данные дистанционных съемок (аэро- и космоснимки) на данную территорию. Кроме того, для разработки модели ландшафтной структуры использовались результаты многолетних (с 1990 -х гг.) полевых исследований Центрально-Азиатской экспедиции Санкт-Петербургского госуниверситета, в которых принимала участие и автор предлагаемой работы. Тематическим картографированием (М 1:500 ООО) была охвачена площадь около 70 тыс. км". Оценки связей между климатом и состояниями ландшафтов, а также расчет реакций почвенно-растительного покрова при разных сценариях климатических изменений выполнены для сеточной модели впадины в 17,5 тысячах узлов сетки.

В итоге проведенных исследований были получены следующие результаты, которые и составляют основные защищаемые положения диссертации:

1. Количественный анализ пространственного распределения геосистем выявил, что в ландшафтной дифференциации впадины ведущую роль играет рельеф: гипсометрический фактор, тип рельефа, литология поверхности, экспозиция,

2. Предложенная методика сравнения встречаемости геосистем на разных высотных уровнях способствует объективизации выделения высотных поясов. С помощью статистических методов проведен анализ однородности ландшафтной структуры гипсометрических уровней.

3. В горных котловинах реалистичное отражение пространственного распределения основных климатических характеристик возможно только с учетом всего комплекса высотно-экспозиционных и широтно-долготных особенностей территории. В этом случае появляется возможность построения изолинейных полей метеопараметров, пригодных для среднемасштабного ландшафтно-климатического моделирования.

3. Каждая группа состояний геосистем характеризуется определенными интервалами климатических параметров, благоприятными для их функционирования, и значениями, лимитирующими их пространственное распространение. Наиболее широкая эколого-климатическая ниша присуща степным геосистемам.

4. Наиболее заметные изменения высотно-ярусной структуры впадины возможны при потеплении на фоне иссушения и при похолодании, сопровождающемся увеличением количества осадков.

5. Максимальная амплитуда высотно-площадных изменений при климатических колебаниях вероятна для луговых, полупустынных и тундровых состояний геосистем. Самыми консервативными к возможным колебаниям климата являются псаммофитные и петрофитные состояния геосистем и совокупность степных состояний.

Научной новизной работы является количественный анализ высотно-ярусной структуры впадины, на основе которого выявлены особенности распределения современных состояний геосистем в зависимости от высоты, форм рельефа и экспозиции. Кроме того, созданы модели пространственного распределения по всей впадине полей среднелетней температуры воздуха, сумм активных температур, сумм атмосферных осадков летнего периода и коэффициентов увлажнения для летнего периода, на основе которых для этого региона установлены связи состояний геосистем с основными климатическими характеристиками. Впервые количественно оценены возможные высотно-площадные изменения ландшафтной структуры впадины при различных сценариях колебания климата, основанные на встречаемости современных состояний в различных диапазонах значений метеопараметров.

Теоретическая значимость работы заключается в том, что она развивает концепцию состояний геосистем применительно к задачам моделирования ландшафтной структуры при климатических колебаниях. Полученные результаты могут быть использованы в разработках стратегий сбалансированного (устойчивого) развития горных регионов юга Сибири, а также при организации наблюдений в биосферных заповедниках в горах.

Результаты проведенных исследований докладывались на международной монтологической конференции «Состояние и развитие горных систем» в Санкт-Петербурге (2002 г.), на XII съезде Русского Географического Общества в Кронштадте (2005 г.), на IV международном симпозиуме «Степи севера Евразии» в Оренбурге (2006 г.), на научной сессии факультета географии и геоэкологии СПбГУ, а также на IX международном симпозиуме «Экосистемы Центральной Азии» в Кызыле (2008 г.) и на конференции факультета географии и геоэкологии СПбГУ в 2008 г.

Диссертация состоит из четырех глав, введения, заключения и приложения, содержит 56 рисунков и 35 таблиц. Список литературы включает более 50 наименований.

В первой главе дается физико-географическая характеристика района исследований с детальным рассмотрением особенностей распределения основных форм рельефа по высоте, подробная характеристика климата и особенностей режима увлажнения территории, охваченной стационарными метеонаблюдениями. Во второй главе приведен анализ высотно-ярусной структуры впадины, выявлены особенности высотных поясов, получены количественные оценки связи состояний геосистем с типами рельефа и экспозицией макросклонов. В третьей главе описывается методика приведения метеоданных и построения изолинейных полей распределения важнейших климатических показателей по всей впадине с учетом высотно-широтно-долготных особенностей территории. Кроме того, выявлены диапазоны значений метеопараметров, в пределах которых наблюдаются оптимальные условия для каждой группы состояний геосистем, а также лимитирующие их. В четвертой главе приводятся расчеты возможных изменений площадей групп состояний геосистем при четырех наиболее вероятных сценариях климатических колебаний в целом и по высотным ступеням для варианта потепления на фоне уменьшения атмосферных осадков и похолодания с одновременным ростом атмосферного увлажнения.

Заключение Диссертация по теме "Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов", Зелепукина, Елена Сергеевна

Заключение

Подводя итоги проделанной работы можно сказать, что все задачи, поставленные для достижения цели исследования, были выполнены.

- Создана цифровая модель ландшафтной структуры Убсунурской впадины.

- Анализ высотно-ярусной структуры на основе сравнения площадей групп состояний геосистем позволяет объективизировать выделение высотных ступеней.

- Предложенные количественные методы позволяют оценивать степень вариативности и однородности высотных поясов на основе встречаемости длительновременных состояний геосистем.

- В условиях сильнорасчлененного рельефа внутригорных котловин реалистичное отражение пространственного распределения полей основных климатических характеристик только по данным метеостанций и постов не возможно, вследствие ограниченности охвата территории режимных наблюдений и наличию специфических особенностей циркуляции атмосферы, барьерному эффекту, инверсионным явлениям. Поэтому, для создания модели распределения таких показателей, как среднелетняя температура воздуха, суммы активных температур, количество летних осадков и значения гидротермического коэффициента, необходим учет вертикального, широтно-долготного градиентов, связь температуры с облачностью. Предложена методика построения полей метеопараметров может быть применена для моделирования климата горных котловин в сходных физико-географических условиях.

- Рассчитаны значения среднелетних температур, сумм активных температур, летних осадков и значений ГТК в каждой узловой точке модели и построены изолинейные поля распределения метеопараметров.

- Созданная модель пространственного распределения полей основных гидрометеорологических характеристик для всей территории впадины позволила для каждой группы состояний геосистем определить вероятностные показатели встречаемости при различных условиях тепло- и влагообеспеченности, т.е. выявить эколого-климатические ниши геосистем.

- Некоторая «размытость» диапазонов высотных ступеней и пересечения климатических ниш различных состояний геосистем обусловлены преимущественно орографическим (литолого-геоморфологическим) фактором. Примененный способ выявления степени связи природных факторов с состояниями геоситем (критерий Крамера) показал, что наиболее значимым фактором пространственной дифференциации ландшафтов является форма рельефа, литологический состав подстилающих пород, определяющие режим миграции вещества и экспозиция макросклонов. Гораздо меньшее влияние на состояния геосистем оказывают термические условия и атмосферное увлажнение.

- Наиболее широкая климатическая амплитуда характерна для степных состояний геосистем в целом. Моделирование изменений климата выявило крайне высокую консервативность степных состояний геосистем по отношению к колебаниям климата. Однако этот вывод не означает неизменность площадей и высотных границ различных степных состояний при изменении климата.

Индикаторами климатических изменений можно считать полупустынные, тундровые и долинно-луговые, в том числе солончаковые геосистемы, для которых вероятны не только существенные площадные изменения, но и значительные изменения границ поясов по высоте.

- Наибольшие изменения ландшафтной структуры вероятны при потеплении на фоне сокращения осадков: увеличатся площади полупустынных и лугово-солончаковых состояний (почти на 70 и 40 % соответственно) за счет существенного сокращения горно-тундровых и горно-таежных; а также при похолодании и одновременном увеличении количества атмосферных осадков, когда вероятно резкое увеличение площади горно-тундровых и горно-таежных состояний при сокращении полупустынных и луговых.

При потеплении на фоне роста увлажнения изменения площадей различных состояний геосистем не превысят 10 - 13%: за счет сокращения полупустынных и луговых состояний увеличатся площади лесных. При похолодании на фоне уменьшения атмосферного увлажнения на треть увеличится площадь полупустынных состояний при существенном сокращении лесных.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Зелепукина, Елена Сергеевна, Санкт-Петербург

1. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ. Подход с использованием1. ЭВМ. М.: Мир, 1982

2. Береснева И.А. Климаты аридной зоны Азии. М., Наука, 2006

3. Беручашвили H.J1. Четыре измерения ландшафта. М., 1986

4. Беручашвили H.JI. Геофизика ландшафта. М., 1990

5. Волкова Е.А. Ботаническая география Монгольского и Гобийского Алтая//Труды Ботан. ин-та РАН. Вып. 14. СПб, 1994

6. Востокова Е.А. Использование аэрокосмической информации для целей картографического мониторинга бассейна озера Убсу-Нур// Информационные проблемы изучения биосферы: эксперимент «Убсу-Нур». Пущино, 1986. С. 161-180

7. Геоэкология горных котловин / Под ред. Ю.П. Селиверстова. J1., 1992.

8. Гродзинский М.Д. Выделение и классификация многолетних состояний геосистем//Физ.география и геоморфология. Вып.36, 1989. С.36-73

9. Исаченко А.Г., Г.А.Исаченко. Ландшафтно-географические предпосылки экологического нормирования// Известия РГО, Т. 125. Вып. 1,1993

10. Карамышева З.В. Основные черты высокогорной растительности Монгольской Народной Республики//Растительный покров высокогорий. Л., 1986.С.121-127

11. Карта растительности Монгольской народной республики. Масштаб 1:1500000. М., 1979

12. Коломыц Э.Г. Прогноз влияния глобальных изменений климата на ландшафтную структуру горной страны // Известия АН СССР. Серия географическая. 1985. №1. С.14-30

13. Крауклис A.A. Проблемы экспериментального ландшафтоведения. Новосибирск, 1979

14. Куминова A.B. Растительный покров Алтая. Новосибирск, 1960

15. Куминова A.B. Основные черты и закономерности растительного покрова//Растительный покров и естественные кормовые угодья Тувинской АССР. Новосибирск, 1985. С. 16-48

16. Кужугет С.К., Цэвендорж Ж. Особенности местной циркуляции воздуха в Убсунурской котловине/ЛДентральная Азия в XXI в. Устойчивое развитие. Кызыл-Москва, 2000.С.94-97

17. Курбатская С.Г. Историко-географические аспекты антропогенезации Убсунурской впадины (Внутренняя Азия)//География и современность. СПб, 1998.Вып.8.С. 192-208

18. Курбатская С.С., Курбатская С.Г., Кыргыс Ч.С., Самбу А.Д. Мониторинг динамики степных экосистем Убсунурской котловины в рамках их функциональной классификации/ЛДентральная Азия в XXI в. Устойчивое развитие. Кызыл-Москва, 2000. С.68-72

19. Лискун И.Г. Эоплейстоцен межгорных впадин Центральной Азии. М., «Наука», 1975

20. Мамай И.И. Состояние природных территориальных комплексов // Ландшафтоведение: теория и практика. Вопросы географии. М., 1982. Сб.121. С.22-37

21. Мамай И.И. Динамика ландшафтов. М., Изд-во Моск. ун-та, 1992

22. Михайлов H.H., Чистяков К.В. Этапы формирования ландшафтной структуры Катунского хребта в голоцене // География и природопользование Сибири. Барнаул: Изд-во Алтайского ун-та. 1999. Вып.З. С.94-108

23. Москаленко И.Г., Селиверстов Ю.П., Чистяков К.В. Современное оледенение высокогорных массивов Котловины Больших Озер. // Материалы гляциологических исследованием., 1999.Вып. 87, С. 42-49

24. ОгурееваГ.Н. Ботаническая география Алтая. М., 1980

25. Окишев П.А. Динамика оледенения Алтая в позднем плейстоцене и голоцене. Томск, Изд-во Томского ун-та, 1982

26. Основы ландшафтного анализа / В.С.Преображенский, Т.Д. Александрова, Т.П.Куприянова. М., 1988

27. Проблемы регионального географического прогноза / Отв.ред. А.И.Капица. Ю.Г.Симонов. М., Наука, 1982

28. Пузаченко Ю.Г. Климатическая обусловленность южной границы тундры // Сообщества Крайнего Севера и человек. М., 1985. С.22-55

29. Пузаченко Ю.Г. Пространственно-временная иерархия геосистем с позиций теории колебаний // Моделирование географии. М., Мысль, 1986. Сб. 127. С.96-110

30. Пузаченко Ю.Г., Скулкин B.C. Структура растительности лесной зоны СССР. М., Наука, 1981

31. Рубинштейн Е.С. Однородность метеорологических рядов во времени и пространстве в связи с исследованием изменения климата. JL, Гидрометеоиздат, 1979

32. Севастьянов Д.В., Селиверстов Ю.П. О лимногляциальном комплексе гор Внутренней Азии // Известия РГО. 1993. Т. 125. Вып. 5. С. 30-41.

33. Селиверстов Ю.П. Аэрокосмическая модель ландшафтно-геоморфологической структуры бассейна Убсу-Нура (Внутренняя Азия) //Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер.7. 1993. Вып.1. С.28-36.

34. Селиверстов Ю.П. Возвратно-поступательный характер стадиального сокращения горных ледников // Известия РГО. 1999. Вып. 4. С. 43-47.

35. Селиверстов Ю.П. Эоловый рельеф северных окраин Внутренней Азии //Проблемы освоения пустынь. 1991а. №1. С. 53-61.

36. Селиверстов Ю.П., Москаленко И.Г., Новиков С.А. Современное оледенение массива Монгун-Тайга и ороклиматические условия его существования. // Материалы гляциологических исследований. М. 1997, с. 33-42.

37. Селиверстов Ю.П., Чистяков К.В. Современное и древнее оледенение массива Тургэн (Западная Монголия). 1. Бассейн р. Хархира-Гол // Изв. РГО. 1998. Вып.1. С.53-63.

38. Селянинов Г.Т. Принципы агроклиматического районирования СССР//Вопросы агроклиматического районирования СССР. М.,1958

39. Синицина Н.И., Гольцберг И.А., Струнников Э.А.Агроклиматология. Гидрометеоиздат. JL, 1973

40. Советско-Монгольский эксперимент «Убсу-Нур» / Отв. ред. В.В. Бугровский. Пущино, 1989

41. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосиб., Наука, 1978

42. Теблеева У.Ц. Функциональные модели эко и геосистем различногоиерархического уровня. М., 1995

43. Уве аймгийн уур амьегалын эмхтгэл/Ред.Б.Жамбаажамц. Улангом, 1986

44. Чистяков К.В. Детерминизм в географии и ландшафтный прогноз // Известия РГО, 2006. Т. 138. Вып.6. С.9-18.

45. Чистяков К.В. Динамика лимногляциальных комплексов изолированныхгорных массивов северо-запада Внутренней Азии // География и современность. Вып.Ю. СПб., Изд-во СПбГУ, 2005. С.134-151.

46. Чистяков К.В., Селиверстов Ю.П. Региональная экологиямалоизмененных ландшафтов: Северо-Запад Внутренней Азии. СПб.: Изд-во С.-Петербург, ун-та, 1999

47. Чистяков К.В., Селиверстов Ю.П. Геосистемы Северо-Запада

48. Внутренней Азии и их современная динамика// География и современность.СПб., 1999.Вып.8.С.75-132.

49. Чистяков К.В., Селиверстов Ю.П. Динамика ландшафтов песков

50. Котловины Больших озер Внутренней Азии // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер.7. 1995а. Вып.1. С. 59-65.

51. Чистяков К.В., Селиверстов Ю.П., Михайлов H.H. и др. О находкеископаемых лиственничников в юго-западной Туве // Изв. РГО. 2000. Вып.З. С.68-76.

52. Чистяков К.В., Селиверстов Ю.П., Москаленко И.Г., Новиков С.А.,

53. Севастьянов Д.В. Проблемы устойчивости внутриконтинентальных горных ландшафтов в изменяющемся мире. СПб, 1994

54. Эксперимент «Убсу-Нур». Коллективная монография 4.1. Наземные исследования. М.: Интеллект, 1995 (отв. ред.Бугровский В.В.)

55. Шиятов С.Г., Терентьев М.М., Фомин В.В. Пространственно-временная динамика лесотундровых сообществ на Полярном Урале//Экология, 2005.№2, с. 1-8.