ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2014, № 2, с. 96-102
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ И ГЕОЭКОЛОГИЯ =
УДК 551
ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИРОСТА ДРЕВЕСИНЫ В ЛЕСАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ В СВЯЗИ С ГЛОБАЛЬНЫМ ПОТЕПЛЕНИЕМ*
© 2014 г. М.С. Солдатов, С.М. Малхазова, В.Ю. Румянцев, Н.Б. Леонова
МГУ имени М.В. Ломоносова, географический факультет Поступила в редакцию 07.11.2012 г.
Исследование посвящено выявлению связи динамики продуктивности древесной растительности с глобальными изменениями климата и прогнозированию прироста древесины при конкретном сценарии изменения климатических показателей в середине XXI в. Задача решена на основе обработки статистических данных по приросту древесины для лесопокрытой площади европейской части России. Выявлена зависимость между суммами активных температур и приростом древесины. Полученное уравнение регрессии послужило основой для вычисления прогнозного прироста древесины, а также картографического анализа территориальной дифференциации этого явления.
Введение. Задача выявления степени влияния климатических изменений на различные аспекты функционирования экосистем и, в частности, на продуктивность фитоценозов, стоит в ряду наиболее актуальных научных проблем в связи с анализом эколого-географических последствий глобального потепления в XXI в. Количественный анализ влияния климата на продуктивность лесообразующих пород на европейской территории России (ЕТР) приобретает особое значение как в ресурсном, так и в биосферном отношениях в связи с тем, что продукционные процессы, протекающие в лесах ЕТР, играют важную роль в стабилизации уровня содержания углекислоты в атмосфере. Обзор работ по рассматриваемой проблеме представлен в [6, 21].
Прирост древесины считается интегральным показателем продуктивности древостоев, который определяется биологическими особенностями видов и климатическими условиями. Согласно некоторым расчетам, в период с 1961 по 1998 г. продуктивность древостоев в России и ряде стран Европы увеличивалась в среднем на 0.5% в год, в том числе и в связи с общим увеличением температуры воздуха [1].
* Работа выполнена в рамках Государственного контракта № 02.515.11.5088 от 26.06.2008 "Исследования региональных экологических последствий изменений климата и разработка мер по адаптации населения и экономики регионов к ним".
Цель данной статьи - представить результаты апробирования нового методологического подхода к оценке последствий глобальных изменений климата на основе моделирования климатических и экологических процессов на европейской территории России. В задачи данной работы входило выявление тех климатических показателей, которые в наибольшей степени связаны с приростом древесины и установление формы этой связи; расчет прогнозных значений прироста древесины на основе математических моделей изменения климатических показателей в середине XXI в. [7, 21] и анализ территориальной дифференциации прогнозных значений прироста древесины на ЕТР.
Материалы и методы. Для анализа связей продукционных и климатических показателей использовались материалы по лесоустройству лесо-покрытых земель, приведенные в статистических сборниках государственного учета лесного фонда за 1961-1990 гг. [8-13]. Сборники ГУЛФ, ранее издававшиеся с промежутком в 5 лет, являются наиболее доступными и полными источниками информации о состоянии лесов всех субъектов бывшего СССР, материалы этих сборников неоднократно использовались при расчетах продуктивности лесной растительности [3-5, 7, 18].
Из большого числа лесотаксационных параметров, приводимых в статистических сборниках, были выбраны лишь два показателя - общий запас насаждений и общий средний прирост древесины. В анализе задействованы только суммарные
Таблица 1. Средние показатели запаса прироста насаждений и климатические параметры на период 19611990 гг. для субъектов РФ.
Административные образования Средний запас насаждений (м3/га) Средний прирост (м3/га) ГТК Селянинова Е активных температур
Архангельская область 108.0 1.03 1.36 1 310.90
Белгородская область 126.3 3.12 1.00 2 771.60
Брянская область 148.3 4.00 1.34 2 336.90
Владимирская область 153.7 3.77 1.30 2 162.80
Вологодская область 128.0 2.20 1.43 1 773.60
Воронежская область 115.0 3.24 0.94 2 732.64
Ивановская область 144.3 3.80 1.36 2 061.50
Калужская область 162.0 3.97 1.40 2 131.90
Кировская область 130.0 2.70 1.30 1 856.30
Костромская область 138.0 3.11 1.35 1 867.50
Курская область 89.8 2.83 1.18 2 544.20
Ленинградская область 163.0 2.85 1.50 1 636.70
Липецкая область 145.4 3.80 1.15 2 478.00
Московская область 175.3 3.73 1.32 2 196.70
Мурманская область 39.3 0.38 1.24 1 068.80
Нижегородская область 129.0 3.60 1.19 2 165.60
Новгородская область 156.0 3.20 1.50 1 888.70
Орловская область 135.8 3.87 1.25 2 390.50
Пензенская область 139.0 3.84 0.95 2 530.00
Пермская область 131.0 2.16 1.30 1 287.40
Псковская область 142.0 3.05 1.50 1 994.50
Рязанская область 143.0 3.70 1.20 2 239.80
Смоленская область 138.0 3.90 1.44 2 101.06
Тамбовская область 141.0 3.83 1.02 2 354.58
Тверская область 154.3 3.30 1.65 1 979.70
Тульская область 140.0 3.30 1.35 2 230.35
Ульяновская область 152.1 3.80 0.90 2 551.10
Ярославская область 139.0 3.43 1.38 2 050.30
Башкортостан Республика 132.0 2.70 1.06 2 130.26
Карелия Республика 92.0 1.25 1.57 1 521.40
Коми Республика 104.0 1.04 1.40 1 237.60
Марий Эл Республика 130.4 3.20 1.17 2 163.10
Мордовия Республика 118.7 3.54 1.03 2 387.30
Татарстан Республика 132.0 3.80 1.01 2 299.98
Удмуртская Республика 147.7 3.38 1.15 2 023.80
Чувашская Республика 139.5 3.49 1.08 2 293.90
величины этих параметров, приведенные в статистических таблицах как итоговые, совместные для всех групп лесообразующих пород - хвойных, мелколиственных и широколиственных, включая и кустарники.
Общий запас древесины насаждений - это объем сырорастущей стволовой древесины всех деревьев лесного насаждения (древостоя). Запас насаждений зависит от многих параметров, в том числе от покрытой лесом площади, от среднего возраста древостоя и т.д. Как отмечают В.А. Алексеев и М.В. Марков [1], в последние
20 лет в России прослеживается тенденция снижения доли спелых хвойных древостоев и возрастания запасов приспевающих хвойных и мелколиственных (береза, осина, ольха) дре-востоев. Истощение запасов готовых к рубке хвойных проявилось также в изменении соотношений средних запасов этой группы пород к аналогичным показателям мелколиственных. В Европейско-Уральской части мелколиственные леса на 25% продуктивнее хвойных. Таким образом, рост продуктивности лесов на исследуемой территории в последнее время обес-
печивался преимущественно за счет прироста именно мелколиственных пород.
Общий средний прирост древесины по запасу - также расчетный параметр, который отражает увеличение стволового запаса насаждений (без отпада и промежуточного пользования) за один год в среднем за весь период их жизни. Общий средний прирост в известной степени является интегральным показателем продуктивности древостоев и определяется путем деления общего запаса на средний возраст древо-стоев.
В дальнейшем лесотаксационные параметры, выраженные в статистических таблицах в млн. м3 были пересчитаны в м3 на 1 га лесопокрытой площади, что позволяет избежать зависимости от размеров последней. Полученные так называемые показатели среднего запаса и среднего прироста [8], в свою очередь, были пересчитаны в средние величины за весь период 1961-1990 гг. для каждого из рассматриваемых субъектов Российской Федерации.
Всего для численного анализа связей климатических и продукционных показателей по конкретным субъектам Российской Федерации были выбраны 36 административных образований, расположенных на европейской территории России. Большинство из них целиком находятся в пределах лесных зон, но есть и те, которые расположены южнее, где лесопокрытые земли занимают относительно небольшие площади -Белгородская, Орловская, Курская и другие области (табл. 1).
Из многочисленных климатических параметров были избраны следующие:
1) гидротермический коэффициент Селянино-ва: ГТК = 2К/0,1 х ЕТ,
где ЕR - сумма осадков, ЕТ - сумма активных температур воздуха за некоторый период времени;
2) суммы активных температур воздуха (>10 °С) - число дней в году с активными температурами и годовая сумма таких температур. Эти показатели считаются основными климатическими характеристиками продолжительности вегетационного периода растений.
Выбор активных температур и ГТК из всего разнообразия не менее традиционных климатических параметров, используемых при исследованиях в данном направлении, объясняется наличием предоставленных нам кондиционных климатических данных для всей территории европейской России.
Данные о пространственном распределении климатических показателей, положенные в основу анализа, характеризуют европейскую территорию России и сопредельные участки. Территория разбита градусной сеткой на ячейки размером 2 х 2 градуса. Собственно данные представляют собой результаты ре-анализа NCAP/NCEP [7] данных конкретных измерений сети метеостанций за период с 1961 по 1989 г. включительно (так называемый "период современного климата"), интерполированные на узлы (геометрические центры ячеек - "центроиды") градусной сетки. Для каждого узла (ячейки) рассчитаны значения множества климатических показателей, из которых в анализе использованы лишь некоторые. Структурно аналогичные прогнозные данные имеются и на 2046-2065 гг.
Для численного анализа связей климатических и продукционных показателей по конкретным субъектам Российской Федерации на соответствующую карту с административными границами регионов была наложена градусная сетка. Для каждого субъекта были рассчитаны средние многолетние взвешенные по площади значения климатических показателей, исходя из наборов ячеек сетки, покрывающих каждый регион и долей площадей этих ячеек, приходящихся на этот регион.
Оценка изменения климатических ресурсов в середине XXI в. (2046-2065 гг.) была выполнена по ансамблю результатов расчетов одиннадцати математических моделей общей циркуляции атмосферы
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.