научная статья по теме ЭВОЛЮЦИЯ КРИОЛИТОЗОНЫ ПРИ СОВРЕМЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЯХ ГЛОБАЛЬНОГО КЛИМАТА Геофизика

Текст научной статьи на тему «ЭВОЛЮЦИЯ КРИОЛИТОЗОНЫ ПРИ СОВРЕМЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЯХ ГЛОБАЛЬНОГО КЛИМАТА»

УДК 551.583:551.345

Эволюция кр иол иго зоны при современных изменениях глобального климата

Ю. А. Израэль*, А. В. Павлов**, Ю. А. Анохин*

Данные метеорологических наблюдений и геотермических измерений в глубоких скважинах убедительно свидетельствуют о современном потеплении климата. Для севера"России оно оценивается в 0,2—2<5"С за 1965—1995 гг. За этот же период отмечается тенденция к увеличению количества осадков в условиях морского климата и к,его уменьшению в условиях континентального климата. Широко распространенная в современных условиях деградация криолитозоны объясняется потеплением климата, а в ряде районов и увеличением смегоотложения.

1. Введение

Глобальная климатическая система состоит [35] из атмосферы, гидросферы, криоеферы, поверхности континентов и биосферы, взаимодействие которых и обусловливает формирование климата й его изменений. С начала 1990-х годов'в ряде стран развернулось обсуждение возможных сценариев и количественных оценок глобальных и региональных климатических изменений в XXI в. Правильное решение проблемы взаимодействия климата и природной среды особенно важно для северных районов, характеризующихся слабой устойчивостью ландшафтов к внешним воздействиям вследствие большой насыщенности мерзлых пород льдом (до 80% объема) и их низкой температуры (до -16°С на островах Северного Ледовитого океана). Ожидаемое потепление климата будет способствовать деградации многолетней криолитозоны, занимающей более 2/3 территории России и около половины территории Канады, и интенсификации опасных для хозяйственной деятельности человека криогенных геологических процессов [24]. Таким образом, прогнозируемое во многих работах [4, 6, 9] значительное потепление климата на севере России в XXI в. и последующее широкое распространение оттаивающей сверху криолитозоны вызовут экологические, геологические и социальные последствия и могут явиться одной из главных причин нарушения устойчивости функционирования природных и природно-тсхничсских систем.

Вместе с тем'ряд специалистов придерживается более осторожных оценок ожидаемых в будущем изменений климата и криолитозоны [5, 7, 13, 19, 47]. Использование достоверного фактического материала (данные метеорологических и геокриологических станций, результаты геотермиче-

* Институт глобального климата и экологии Росгидромета и Российской академии наук.

** Институт криоеферы Земли Сибирского отделения Российской академии наук.

еких измерений в глубоких скважинах) и компьютерное моделирование позволяют реалистично рассмотреть масштабы современных и предстоящих мерзлотно-климатических изменений в северных регионах.

В статье проанализированы данные наблюдений 52 северных метеорологических станций России за весь период их работы (до 185 лет). К сожалению, с начала 1990-х годов сеть мониторинга криолитозоны была в значительной мере сокращена [21]: сохранились лишь отдельные станции мониторинга криолитозоны. К тому же, их данные в ряде случаев недоступны для пользования. Поэтому уровень исследований временных вариаций метеорологических параметров оказался выше, чем геокриологических.

2. Современные изменения климата в северных регионах России

В настоящее время международные сообщества ученых и экспертов интенсивно занимаются проблемами климата. В частности, Межправительственная группа экспертов по изменениям климата (МГЭИК), действующая под эгидой ВМО и ЮНЕП, поставила цель дать полную и объективную оценку наблюдаемых и ожидаемых изменений климата. К настоящему времени МГЭИК подготовлено два научных отчета о глобальном изменении климата (см. например, [35]), заканчивается работа над третьим. Кроме того, выпущен ряд отчетов о региональных изменениях климата. В частности, для нас представляет интерес отчет [36], в котором много внимания уделяется Евразии, в частности ее районам вечной мерзлоты. В ряде отечественных публикаций (см., например, [15, 16, 19, 21]) достаточно подробно рассматриваются изменения температуры воздуха и других характеристик климата в северных регионах России со времени организации метеорологических наблюдений по 1995 г. включительно.

Основные выводы этих исследований заключаются в следующем.

Изменения климата в рассматриваемой области характеризуются разностью климатических переменных для двух заданных интервалов времени. Это изменение можно считать реальным, если оно превосходит вероятную ошибку расчета соответствующих климатических переменных, или статистически значимым в рамках принятой стохастической модели климата (гипотезы), если изменение превосходит заданный уровень.

За период инструментальных метеорологических наблюдений (150—180 лет) реально (в указанном выше смысле) выделяются два периода повышения температуры воздуха; с конца XIX в. до начала 40-х годов XX в. ("потепление Арктики") и с середины — конца 1960-х годов до настоящего времени [36] ("современное потепление").

Потепление климата в северных регионах России повсеместно отмечается с середины 1960-х годов до настоящего времени. Тренд повышения температуры воздуха в целом для севера России составляет 0,047°С/год [36]. Наибольшие статистически значимые тренды повышения средней годовой температуры воздуха за три последних десятилетия характерны для севера Западной Сибири и Якутии, наименьшие — для севера Европейской России и северо-восточных районов России (табл. 1). Тренд повышения температуры воздуха, по данным большей части пунктов постоянных

Таблица 1

Тренды (°С) повышения температуры воздух« в отдельных регионах севера России за 1960—1995 гг.

Регион Летний период Зимний период Год

Север Европейской России 0,021 0,043 0,032

Север Западной Сибири 0,052 0,071 0,063

Якутия 0,011 0,110 0,062

Северо-восток России 0,012 0,033 0,023

метеорологических наблюдений в Западной и Восточной Сибири, оказался статистически значимым, а для ряда северных районов Европейской России — статистически незначимым [3, 16, 23].

Современные изменения количества атмосферных осадков и высоты снежного покрова изучены в меньшей мере, чем изменения температуры воздуха. Детальный анализ временных рядов регионально-осредненных годовых и сезонных сумм осадков для основных регионов России, включая районы вечной мерзлоты, содержится в [15, 23, 37], основной вывод которых состоит в том, что за последние 50 лет XX века отмечался статистически значимый тренд уменьшения годовых и летних сумм осадков в целом по России и по ее восточным регионам. Наиболее заметно уменьшение осадков на северо-востоке страны. Напротив, суммы осадков за зимний период в целом по России и по ее восточным регионам имеют статистически значимый тренд роста. Для района Якутска выявлена тенденция к увеличению годовых сумм осадков за 1870—1960 гг. Тренд увеличения годовых сумм осадков в Якутске за 35-летний период {1940—1975 гг.) составил 1,6 мм/год, а тренд суммы осадков за летний период — 1,2 мм/год. С середины 1970-х годов по данным наблюдений зафиксировано заметное уменьшение количества осадков. По данным 12 метеостанций выполнена оценка современных изменений количества осадков на территории крио-литозоны России (табл. 2).

Анализ метеорологических данных показывает, что в некоторых приморских районах (станции Марре-Сале, Магадан) наблюдается тенденция к увеличению годовых сумм осадков за 1965—1994 гг., а в континентальных (станции Верхоянск, Якутск, Надым) — к уменьшению. Это интересное наблюдение целесообразно сопоставить с данными по другим подобным регионам.

Высота снежного покрова, наряду с температурой воздуха, является основным внешним показателем, определяющим зимнюю и среднегодовую температуру грунтов. В [В] показано, что существенное значение для описания процесса теилопереноса в снежном покрове имеет также распределение плотности снега по его высоте. Однако в первом приближении, по-видимому, можно считать межгодовую изменчивость плотности снежного покрова не очень существенной (по данным метеостанций Марре-Сале и Якутск, многолетние изменения плотности снежного покрова невелики и сравнимы с погрешностью ее измерения). В будущем этот вопрос 24

Таблица 2

Средние 10-летиие скользящие суммы атмосферных осадков (мм/год) в северных регионах Россни

Метеостанция 1960— 1969 1965— 1974 1970— 1979 1975— 1984 1980— 1989 1985— 1994 Среднее

Север Европейской России

Воркута 570 546 519 570 557 530 549

Сыктывкар — 533 500 556 605 634 560

Север Западной Сибири

Марре-Сале — 305 278 287 304 322 299

Тазовский — 324 347 356 375 384 357

Игарка — 491 485 489 501 501 493

Салехард 439 449 416 449 436 426 436

Тадебяяха — 342 334 317 303 301 319

Надым 542 526 507 463 415 461 486

Якутия

Якутск 243 236 250 257 234 231 242

Верхоянск 166 177 189 177 161 168 173

Северо-восток России

Магадан — 554 518 519 532 541 533

Сеймчан — 313 304 317 294 272 300

следует рассмотреть более детально с учетом всех имеющихся результатов снегосъемок.

Региональные особенности современных вековых изменений снежного покрова в России изучались в [17] по данным 50 метеостанций. К сожалению, в этой работе не учтены результаты наблюдений за последнее десятилетие. По оценкам ее авторов, снежный покров увеличивался на равнинах Восточной Европы и Западной Сибири и уменьшался в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.

Тенденции многолетних изменений высоты снежного покрова по данным 6 метеостанций на севере Западной Сибири представлены в табл. 3. В среднем по рассматриваемому региону наиболее снежным было десятилетие 1975—1984 гг., когда высота снежного покрова превышала норму на 5—7%. Отмечается разная направленность в современных трендах изменений снегоотложений. Так, для Марре-Сале, Тадебяяхи и Надыма характерно увеличение снегоотложений (на 7—15% за 20—25 лет), тогда как в Салехарде и Ханты-Мансийске с 1970-х годов началось уменьшение высоты снежного покрова. Предшествующие исследования [19] показали, что высота снежного покрова Ас в Якутске увеличивалась с середины 1950-х до начала 1980-х годов (тренд ~0,7 см/год).

В последнее десятилетие в Якутске отмечается уменьшение высоты снежного покрова. Имеются данные о наметившей

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.

Показать целиком