ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2007, № 1, с. 95-106
=ГЛОБАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПРОШЛОМ
УДК 551.58: 630*56124:111
ДИНАМИКА КЛИМАТА ПОЗДНЕГО ГОЛОЦЕНА СЕВЕРА ЕВРАЗИИ ПО ДАННЫМ ЛЕДНИКОВЫХ КЕРНОВ ГРЕНЛАНДИИ
__w -t
И ДЛИТЕЛЬНЫХ ДРЕВЕСНО-КОЛЬЦЕВЫХ ХРОНОЛОГИИ1
© 2007 г. О. В. Сидорова, М. М. Наурзбаев, Е. А. Ваганов
Институт леса СО РАИ Поступила в редакцию 29.06.2004 г.
Проведен сравнительный анализ обобщенной древесно-кольцевой хронологии севера Евразии, включающей четыре длительные древесно-кольцевые хронологии по северо-востоку Якутии, востоку Таймыра, Ямалу и Швеции c хронологиями ледниковых кернов Гренландии станций GISP 2, GRIP и NGRIP. Выявлено, что длительные древесно-кольцевые хронологии, как по северу Евразии, так и по Северному полушарию [18, 22] показывают синхронность длительных климатических изменений во время средневекового потепления, малого ледникового и современного периодов. При сопоставлении ледниковых кернов GISP2, GRIP и NGRIP между собой обнаружены асинхронные колебания в известные периоды изменений климата. Хронологии по содержанию 5180 в слоях ледниковых кернов станций GISP2 и GRIP имеют значительные пропуски в истории климата позднего голоцена, в отличие от абсолютно датированных древесно-кольцевых хронологий. Тем самым за последние 2000 лет древесно-кольцевые хронологии по сравнению с ледниковыми кернами дают возможность более точно оценить климатические изменения как для севера Евразии, так и в целом для Северного полушария.
Введение. Для реконструкции температуры воздуха арктических и субарктических регионов могут быть использованы различные косвенные источники информации, имеющие разное временное разрешение и протяженность, например, древесные кольца, ледниковые керны, озерные отложения [1, 3, 5, 6, 11, 12, 15, 20, 23, 27, 38-40]. Годичные кольца деревьев позволяют исследовать изменчивость климата с погодичным временным разрешением, а керны льда - послойным [3, 10, 12, 39]. Характеристики ледниковых кернов, в первую очередь содержание изотопа кислорода 5180 как индикатора прошлых изменений климата (среднегодовой температуры), широко используются [10, 19, 20, 25, 29, 33, 39] для выявления длительных климатических изменений в Северном полушарии, а также могут быть использованы для сопоставления с данными ледниковых кернов из других частей земного шара для выявления согласованных изменений климата глобального характера [21, 32].
Использование ледниковых кернов для палео-климатических реконструкций предполагает, что годовые слои в них точно датированы, т.е. каждому слою соответствует год его формирования.
1 Работа выполнена при поддержке грантов Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 05-04-48069-а и 06-05-64092а), Интеграционного проекта СО РАН < 121, РФФИ-енисей < 05-05-97708, ККФН < 10Т09.
Однако проверить календарную датировку слоев ледниковых кернов, имея очень ограниченное количество колонок, практически невозможно. Только древесно-кольцевые хронологии, основанные на большом количестве измеренных образцов деревьев и точно датированных остатков древесины, обеспечивают надежную календарную дату [2, 9, 23, 34, 38]. До недавнего времени длительность древесно-кольцевых хронологий в субарктической области не превышала 600-700 лет, что было недостаточным для сопоставления с хронологиями ледниковых кернов [1, 2, 9]. В последнее время для разных секторов севера Евразии получено несколько тысячелетних древесно-кольцевых хронологий [5, 6, 8, 14, 24, 26, 42], которые позволяют провести сопоставления с другими косвенными источниками, например ледниковыми кернами для периода позднего голоцена.
В данной работе внимание сфокусировано на следующих вопросах:
1. Как согласуются длительные изменения температуры в Арктической области в позднем голоцене по данным ледниковых кернов Гренландии и тысячелетних древесно-кольцевых хронологий севера Евразии?
2. Как согласуются между собой данные по содержанию 5180 в слоях ледниковых кернов Гренландии станций GISP2, GRIP и NGRIP.
3. Возможно ли использовать тысячелетнюю древесно-кольцевую хронологию по северу Евра-
Таблица 1. Характеристики длительных древесно-кольцевых хронологий
Хронологии
Координаты, град
Годы
Методы стандартизации
Опубликованные данные длительных древесно-кольцевых хронологий
SWE 68° с.ш.- -20° в.д. 1 — — 1993 "RCS" http://www.cru.uea.ac.uk/cru/people/briffa/qsr1999/,
Швеция [14, 24]
YAM 67° с.ш.- -70° в.д. 1 — — 1996 "Коридор" http://www.cru.uea.ac.uk/cru/people/briffa/qsr1999/,
П-ов Ямал http://ipae.uran.ru/dendrochronology/, [14, 26]
TAY 72° с.ш.- -102° в.д. 1 — — 1996 "RCS" http://www.cru.uea.ac.uk/cru/people/briffa/qsr1999/,
П-ов Таймыр [4, 6, 14, 36]
IND 70° с.ш.- -148° в.д. 1 — — 1998 "RCS"*** Рабочая версия, данных в наличии на сайте нет,
Низовье [7, 8, 28]
р. Индигирки
(Якутия)
ECS 30° -70° с.ш. 831 — — 1 990 "RCS"*** [18, 22]
Обобщенная
хронология
по северному
полушарию
** - Методы стандартизации: "RCS" - [14, 15]; "Коридор" - [9]; *** "RCS" [18, 22].
Таблица 2. Данные по содержанию изотопа 5180 в слоях ледниковых кернов Гренландии
Станция Координаты, град. Годы Глубина, м Опубликованные данные по содержанию 5180 в слоях ледниковых кернов Гренландии
GISP2 П-ов Гренландия GRIP П-ов Гренландия NGRIP П-ов Гренландия 72 с.ш.-38 з.д. 72 с.ш.-37 з.д. 75 с.ш.-42 з.д. 1 -—- 1986 1 -—- 1989 1 -—- 2000 2.04 -—- 299.9 0.00 -—- 441.6 3085 ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/paleo/iccorgreenland/sum-тк^р2/, [20, 29, 33, 40] ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/paleo/icecore/green-land/summit/grip/, [25] http://www.glaciolo- gy.gfy.ku.dk/ngrip/index_eng.htm, [29, 37]
Примечание. Анализируемый календарный интервал от 1 г. н.э. ("cal AD" = 1950 - "cal BP").
зии для "корректировки" календарных дат ледниковых кернов?
4. Если такая "корректировка" возможна, то что она дает для изучения прошлых изменений климата в арктической области Северного полушария?
Материалы и методы исследования. Материалом исследования являлись два косвенных источника информации - региональные 2000-летние древесно-кольцевые хронологии по северо-востоку Якутии, востоку Таймыра, Ямалу, Швеции, обобщенная 1000-летняя хронология по Северному полушарию и данные по содержанию 5180 в слоях ледниковых кернов Гренландии станций GISP2, GRIP и NGRIP (табл. 1, 2, рис. 1).
Использованные в работе климатические данные по Гренландскому сектору и северу Евразии получены из базы данных среднемесячных температурных значений по всему земному шару с разрешением в 5° х 5° [30, 31].
Построение длительных древесно-кольцевых хронологий основано на перекрестной датировке образцов живых и отмерших деревьев, а также полуископаемой древесины, хорошо сохранившейся на дневной поверхности в высокоширотных районах Евразии. Для выделения и максимального сохранения климатического сигнала исходные индивидуальные данные по ширине годичных колец были подвергнуты процедуре ЯСБ-стандартизации (метод региональной возрастной кривой, "редуцированный" метод по Ес-пер и др.) [4, 7, 14, 15, 18, 22] и методу "Коридора" [9, 26].
Ранее проведенный пространственно-временной анализ изменчивости радиального роста деревьев из высоких широт Евразии показал, что региональные (локальные) древесно-кольцевые хронологии значимо коррелируют в пределах 400-800 км в западно-восточном направлении, следовательно, представляют изменчивость в ра-
Рис. 1. Местоположение длительных древесно-кольцевых хронологий и ледовых кернов Гренландии (см. обозначения в табл. 1, 2).
диальном приросте деревьев для значительных секторов Субарктики [5, 7, 41].
Результаты и обсуждение. В табл. 3 приведены основные статистические характеристики длительных древесно-кольцевых хронологий, показывающие: 1) высокую чувствительность изменений прироста деревьев к изменению климата; 2) значительную корреляцию в длительных изменениях прироста деревьев (низкочастотная составляющая) в разных секторах Субарктики Евразии;
3) отсутствие корреляции в погодичных изменениях прироста (высокочастотная составляющая), свидетельствующее об особенностях погодичных условий летнего прироста в отдельных секторах севера Евразии.
Между региональными хронологиями обнаружена высокая корреляционная связь (0.57-0.86) летней температуры воздуха (июня и июля), где изменчивость летней температуры объясняет 6070% от общей изменчивости в значениях индек-
Таблица 3. Основные статистические характеристики длительных региональных древесно-кольцевых хронологий
Стандартное отклонение Чувстви-тель-ность Коэффициент корреляции длительных изменений прироста (низкочастотная составляющая) Коэффициент корреляции погодичных изменений прироста (высокочастотная составляющая)
Хронологии Швеция Ямал Таймыр Индигирка Швеция Ямал Таймыр Индигирка
Швеция Ямал Таймыр Индигирка 1.28 0.73 1.52 1.21 0.74 0.81 0.80 0.80 1.00 0.24* 0.14 0.17* 1.00 0.35* 0.20* 1.00 0.25* 1.00 1.00 0.02 -0.03 0.04 1.00 0.16* -0.03 1.00 0.02 1.00
* р < 0.05.
Индексы прироста 2.0
-2.0
- 1 2
3
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Годы
Рис. 2. Обобщенная древесно-кольцевая хронология по северу Евразии (1 - среднее значение, 2 - уровень среднеквад-ратического отклонения выше среднего, 3 - уровень среднеквадратического отклонения ниже среднего).
сов радиального прироста деревьев [2, 5, 16, 35, 36, 41]. Положительно значимая корреляционная связь также обнаружена со среднегодовой температурой воздуха [5, 7, 41].
На рис. 2 показана обобщенная 2000-летняя древесно-кольцевая хронология по северу Евразии, включающая четыре региональные древес-но-кольцевые хронологии. Из рисунка можно видеть увеличение колебаний в теплые периоды (I—V вв.), период средневекового потепления, с максимальным подъемом в Х-Х11 вв., существенные похолодания в Малый ледниковый период XVI, XIX вв. и современное потепление с XX в.
Для сравнительного анализа полученная нами хронология по северу Евразии была сопоставлена с 1000-летней обобщенной хронологией по Северному полушарию. Хронологии, полученные для 14 участков внетропических зон о
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.