ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2004, № 6, с. 14-24
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
УДК 630*561.24:581.5(57:511)
ДЛИТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЛЕТНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ И РАДИАЛЬНЫЙ РОСТ ЛИСТВЕННИЦЫ НА ВЕРХНЕЙ ГРАНИЦЕ ЛЕСА В АЛТАЕ-САЯНСКОЙ ГОРНОЙ СТРАНЕ*
© 2004 г. О. Ч. Ойдупаа1, Е. А. Ваганов2, М. М. Наурзбаев2
1 Тувинский государственный университет
667000 Кызыл, ул. Ленина, 36 2Институт леса им. ВН. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок Поступила в редакцию 25.11.2003 г.
Радиальный рост деревьев лиственницы на верхней границе леса в Алтае-Саянской горной стране коррелирован и синхронен с ходом летней температуры воздуха этого региона. Дендроклиматиче-ские ряды реконструкции летней температуры воздуха на севере (на полярной границе леса) и на юге (на верхней границе леса) Сибири синхронны и сопоставимы по амплитуде колебаний на протяжении последних 300 лет. Полученные результаты не вполне согласуются с расчетами климатических моделей в оценке современных изменений приземной температуры воздуха северного полушария и свидетельствуют, что в ходе летних температур, наиболее важных для роста древесной растительности в высоких широтах и на верхнем пределе ее распространения, существенного потепления не наблюдается. Поэтому можно заключить, что пока рост деревьев, растущих на значительной территории бореальных лесов Азии, не испытывает влияния глобального потепления.
Алтай, Саяны, субарктический пояс Азии, климат, реконструкция, прирост деревьев.
Устрашающие прогнозы глобального потепления климата высоких широт Северного полушария (3-8°С), следующие из расчетов ряда климатических моделей, до сих пор не подкреплены обоснованной экспериментальной базой, опирающейся как на анализ естественных (до индустриальных) изменений температуры, так и особенностей колебаний температуры на региональном уровне [2, 7, 8, 21, 30, 31]. Наиболее заметные расхождения между изменениями температуры Северного полушария и реакцией растительности в зоне наибольшего влияния температуры на процессы роста - полярном пределе распространения лесной растительности - получены для севера Евразии [19, 36]. Наиболее чувствительная к изменениям температуры эта зона Евразии пока не подтверждает даже нижних пределов прогнозных изменений температуры. Только Аляска и часть севера Северной Америки показывает устойчивый тренд повышения средней годовой температуры, который обусловливает даже дефицит увлажнения и депрессию прироста деревьев в этой части земного шара [18, 23]. Косвенные оценки, сделанные по 20-летним трендам NDVI (Norma-laze Differential Vegetation Index - Нормализированный дифференциальный вегетационный ин-
*Работа выполнена при поддержке Интеграционной программы < 121 СО РАН, РФФИ (НШ-2108.2003.4) и ШТА8 (01-0052).
декс), свидетельствуют о большем росте запасов и продукции растительных сообществ в средних широтах Северного полушария [16, 39]. Большинство метеорологических станций, имеющих длительные ряды наблюдений в средних широтах (до 55-60° с.ш.) Азии, также показывают устойчивый положительный тренд средних годовых температур [6]. Для средних широт длительные изменения температуры можно проследить по древесно-кольцевым хронологиям с верхней границы распространения древесной растительности, где изменчивость прироста на 60-70% определяется изменчивостью летней температуры [10, 11, 14, 17, 35]. К сожалению, таких длительных древесно-кольцевых хронологий получено не так много (Альпы, Канадские Кордильеры, горы Сьерра-Невада, Алтай, Урал, Тибет), и многие из них не охватывают последние 2-3 десятилетия [20, 23, 26, 35].
В связи с этим представляло интерес получение длительных древесно-кольцевых хронологий для верхней границы леса Алтае-Саянской горной страны, исследование климатических откликов прироста деревьев и возможность использования хронологий для реконструкции региональных изменений температуры (табл. 1, рис. 1). Не менее важно сопоставление изменения температуры в крупном регионе средних широт Азии с длительными изменениями температуры, полу-
Таблица 1. Местоположение и статистика высокогорных древесно-кольцевых хронологий Алтае-Саянской горной страны
Местоположение и статистика Древесно-кольцевые хронологии*
ALT SAY KRH ETU
Координаты, с.ш. в.д. 50°47' 87°39' 51°40' 89°55' 50°56' 94°20' 50°20' 96°20'
Высота над ур. моря, м 2100 1900 1800 2300
Число деревьев, шт 63 59 59 28
Календарный период, годы 906-1999 1612-2001 1580-2001 1418-2001
Межсериальный коэффициент корреляции 0.67 0.68 0.50 0.68
Среднеквадратическое отклонение 0.30 0.29 0.27 0.20
Коэффициент чувствительности 0.26 0.24 0.19 0.20
Автокорреляция первого порядка 0.41 0.62 0.58 0.70
Доля первой главной компоненты, % 47.7 48.7 29.7 48.8
* Код (аббревиатура) местоположения древесно-кольцевых хронологий согласно номенклатуре Международного банка данных древесных колец - ITRDB (International Tree-Ring Data Bank) [3, 9].
Примечание. ALT - Восточный Алтай, Курайский хребет; SAY - Западный Саян, Западно-Саянский хребет; KRH - Восточный Саян, хребет Восточная Танну-Ола; ETU - Восточный Саян, нагорье Сангилен.
ченными по сети станций дендроклиматического мониторинга для аналогичного сектора субарктического пояса Азии.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Дендрохронологический материал (керны старых деревьев лиственницы сибирской (Ьапх з1Ь1т-1еа ЬеёеЪ)) был собран на нескольких участках (рис. 1), расположенных на верхнем пределе распространения древесной растительности в Горном Алтае (3 участка), Западном Саяне (4), Восточном Танну-Ола (4), нагорье Сангилен (1). Буровые образцы (керны) диаметром 5 мм собраны с ныне живущих деревьев лиственницы возрастными бурами "Майзоп" (Швеция) и "БитЮ" (Финляндия), были помещены в держатели, отшлифованы, и ширина годичных колец измерена на полуавтоматической установке "ЫйаЪ 3" (Германия) [9, 29, 34]. Перекрестная датировка проверена графически [34] и с помощью кросс-корреляционного анализа с использованием специальной программы "СОееИа" [24]. Исходные измерения стандартизованы с применением отрицательной экспоненты или линейной функции в качестве аппроксимирующей возрастной кривой [25, 29]. Такой способ стандартизации позволил сохранить длительные изменения прироста, фиксирующие долговременные изменения климатических условий. Полученные кривые индексов радиального прироста усреднены для отдельного участка (в случае высокой согласованности кривых - для близко расположенных участков). А затем смоделированы функцией автокорреляции скользящего среднего с целью исключения составляющей из-
менчивости, обусловленной физиологическими особенностями прироста годичных колец [3, 22].
Для статистической оценки индивидуальных и обобщенных (для участка или группы участков) хронологий использовались традиционные характеристики: межсериальные и парные коэффициенты корреляции, чувствительность, сред-неквадратическое отклонение и др. [29]. Расчеты климатических функций отклика [22] аргументированы стандартным набором статистических критериев (Б-критерий, критерий Дарбина-Ват-сона) для оценки тесноты связи и добротности моделей реконструкции температуры по древес-но-кольцевым сериям [15]. Для сопоставления рядов климатических переменных с измерениями древесных колец использованы месячные данные высокогорных метеорологических станций, расположенных в районе исследования (рис. 1) - Ак-Кем (Алтай) 49°58' с.ш. 86°42' в.д. 2050 м над ур. моря, Кызыл (Республика Тыва) 51°45' с.ш. 94°25' в.д. 630 м над ур. моря, Шаа^ош (Северная Монголия) 49°00' с.ш. 91°20' в.д. 940 м над ур. моря - и результаты (с пространственным разрешением 5 х 5°) помесячных наблюдений приземной температуры воздуха, усредненные для координатной сетки 50-55° с.ш., 80-105° в.д. и 65-75° с.ш., 80-105° в.д. [33].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Древесно-кольцевые хронологии близко расположенных участков показали очень высокую согласованность в ежегодных изменениях радиального прироста. Эта согласованность характеризуется высокими парными коэффициентами корреляции (0.6-0.8), коэффициентами чувстви-
89°
91°
93°
/
Абакан
200
> "-ч
о о о О
я'
<к oi
о
1 о \
1 метеост. "Ак-Кем"
метеост. "Ulaangom"
* 'V -V *-•П-
200
Лиственничные леса 400 600 800
1000
1200 км
52°
51°
50°
49°
48°
85°
87°
89°
91°
93°
95°
97°
99°
Рис. 1. Карта-схема расположения высокогорных древесно-кольцевых хронологий Алтае-Саянской горной страны (Южная Сибирь).
0
тельности (0.2-0.4) и синхронности (0.6-0.8). Такая согласованность позволила объединить близко расположенные хронологии и в дальнейшем рассматривать четыре их группы, которые характеризуют изменчивость радиального прироста лиственницы на верхней границе леса в восточной части Горного Алтая, Западном Саяне, Восточном Танну-Ола и нагорье Сангилен. Основные статистические характеристики обобщенных
Таблица 2. Парные коэффициенты корреляции и синхронности (коэффициент синхронности, %) между высокогорными древесно-кольцевыми хронологиями Алтае-Саянской горной страны для периода 1706-1999 гг. N = 294)
Хронологии ALT SAY KRH ETU
ALT 1.0/100
SAY 0.63/76 1.0/100
KRH 0.44/69 0.38/73 1.0/100
ETU 0.64/68 0.57/73 0.31/75 1.0/100
хронологий и число использованных деревьев приведены в табл. 1. Они показывают тесную межсериальную коррелятивную связь между индивидуальными сериями (R < 0.68), высокую чувствительность (<0.30), а также значительное превышение сигнала над шумом, критерием которого послужил расчет репликации в хронологиях для уровня SSS (Subsample signal strength >0.80), в нашем случае 5 и более деревьев [25, 29, 38]. Все это свидетельствует о наличии в хронологиях сильного внешнего (климатического) сигнала. Наиболее длительная хронология получена для Горного Алтая (от 906 г. н. э.) [10], а также для нагорья Сангилен (от 1418 г. н. э.).
Сезонный ход температуры и осадков для ключевых метеостанций исследуемого региона свидетельствует, что положительных значений температура достигает в конце мая - начале июня (рис. 2). Длительность периода с положительными температурами составляет 6-7 мес. Распределение осадков неравномерно, максимум сдвинут на летние месяцы. В мае,
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.