ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 12, с. 1467-1482
= ФИЗИКА ПОЧВ
УДК 631.4
ДИНАМИКА ТЕМПЕРАТУРЫ ПЕСЧАНЫХ И СУГЛИНИСТЫХ ПОЧВ ЛЕСОТУНДРЫ ПОЛЯРНОГО УРАЛА В СВЯЗИ С ИЗМЕНЕНИЕМ КЛИМАТА* © 2014 г. О. И. Худяков, О. В. Решоткин
Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, 142290, Пущино Московской обл., ул. Институтская, 2 e-mail: oix@rambler.ru Поступила в редакцию 30.03.2011 г.
На примере почв лесотундры Полярного Урала показано, что каждой почве в многолетнем и сезонном циклах характерна строго определенная норма климатических параметров. Установлено, что современное потепление климата почв лесотундры в холодный период года сопровождается меньшим выхолаживанием и сохранением в почве тепла, накопившегося в летнюю сезонную климатическую стадию, что способствует более позднему промерзанию и раннему протаиванию, увеличивая период пребывания почвы в талом состоянии, уменьшению глубины сезонного промерзания и накопления в почве нулевых и отрицательных температур. В теплый период года увеличивается длительность пребывания почвы в талом состоянии и сумма температур выше 0°C.
Ключевые слова: климат почв, потепление климата почв, промерзание—протаивание, классификация климата почв.
Б01: 10.7868/80032180X14120065
ВВЕДЕНИЕ
Температура почв является одним из параметров климата почв, который в совокупности с атмосферным климатом определяет интенсивность развития биотических и абиотических почвенных процессов.
Климат почвы — это многолетний режим температуры, влажности и содержания воздуха в почве, имеющий циклический ход (суточный, годовой, многолетний и вековой) и зависящий от свойств почвы, общего климата местности, растительности, подстилающей породы и производственной деятельности человека [20].
Для получения многолетних средних величин основных метеорологических элементов считаются достаточными ряды 25—40 лет, но на практике нередко ограничиваются рядами меньшей длительности [19]. Считалось, что чем длиннее ряд инструментальных наблюдений, тем точнее характеристика параметра климата. Однако эта величина переменчива в зависимости от длительности наблюдения. По данным Метеорологической обсерватории им. В.А. Михельсона (ТСХА), средняя многолетняя температура воздуха соста-
* Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 09-04-00405-а.
вила за 80-летний период 3.8°С, за 100-летний период — 4.1°С, а за 120 лет наблюдения — 4.3°С [11]. Всемирной метеорологической организацией в качестве климатической нормы предложена постоянная величина любого параметра климата, взятая за период 1961—1990 гг.
В настоящей работе климатическая норма (КН) параметров климата рассматривается как количественная характеристика условий почвообразования и изменчивости климата во времени.
Климатическая норма почвообразования — это совокупность параметров климата, в условиях которых формируется почва. В количественном выражении КН — это та или иная характеристика климата, характеризующаяся диапазоном величины параметра климата от минимального до максимального среднедесятилетнего его значения, статистически полученная за период 1961— 1990 гг. в суточном, декадном, месячном, сезонном и среднемноголетнем циклах.
Из материалов Всемирной конференции по изменению климата [1, 14] следует, что в настоящее время изменения отмечаются на глобальном, континентальном и региональном уровнях.
Глобальное изменение климата. За время экспериментальных наблюдений (1860— 2002 гг.) выделены два периода изменения темпе-
Средние годовые аномалии средних глобальных температур, 1860—2002 гг.
£ -0.8 -1-1-1-1-1-1-^
1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
Годы
Рис. 1. Сглаженные (10-летние) аномалии глобальной средней температуры (°С) за 1861-2002 гг. Аномалии рассчитаны относительно средних за 1961-1990 гг. 1 — температура поверхности моря [30]; 2 — температура приземного воздуха над сушей [25], 3 — ночная температура воздуха над морем с поправкой на высоту термометра [32].
ратуры воздуха. Первый продолжался от начала наблюдения до 1890 г. и характеризовался глобальным понижением среднегодовой температуры приземного воздуха над сушей. Среднедесяти-летняя температура воздуха была ниже КН на 0.56°С. Второй период изменения глобальной температуры воздуха начался с 1891 г. и продолжается по настоящее время. Он характеризуется глобальным повышением температуры воздуха над морем и приземного слоя воздуха, относительно КН (рис. 1). С другой стороны, весь период наблюдения за изменением глобальной температуры воздуха можно рассматривать как временной промежуток постепенного повышения температуры воздуха, как период потепления. Более чем столетний период (1890—2002 гг.) повышения температуры воздуха включал в себя короткие потепления и похолодания. Например, к числу короткопериодных похолоданий можно отнести похолодание 1900—1910 гг., когда среднеде-сятилетняя температура воздуха была ниже КН на 0.43°С. В период 1910—1940 гг. отмечался устойчивый тренд потепления. В это время среднедеся-тилетняя температура воздуха достигала КН. С 1940 по 1980 гг. температура воздуха была ниже КН и, начиная с 1981 г. по настоящее время отмечается устойчивое повышение температуры воздуха относительно КН. Рассматривая график динамики температуры воздуха за весь период на-
блюдения (1861—2002), можно отметить устойчивый тренд повышения температуры, при котором средняя температура воздуха от минимальных ее значений (1890 г.) до современной повысилась на 1.26° С. Реконструкция температуры воздуха (рис. 2) в Северном полушарии показывает, что за период 1000—1890 гг. среднедесятилетняя температура воздуха была ниже КН и, только, начиная примерно с 1891—1900 гг. до настоящего времени, отмечается устойчивый тренд ее повышения [3]. За этот период потепления среднедесятилетняя температура воздуха повысилась на 1.2—1.3°С. Полученные различными методами температурные характеристики воздуха свидетельствуют об устойчивом тренде повышения среднедесяти-летних температур воздуха за последние 500 лет [3]. Особенно интенсивный прирост среднеде-сятилетних температур отмечается в последние 100 лет (рис. 3).
Изменение климата на уровне континентов. Характерной особенностью изменений климата континентального уровня является то, что каждому континенту Земного шара присуща общая тенденция потепления [1, 5]. Потепление затронуло все континенты, вызвав повышение среднемноголетних температур приземного слоя воздуха от 0.3 до 1.5°С, сопровождающееся разнообразными последствиями (табл. 1).
Рис. 2. Реконструкция температуры в Северном полушарии с 1000 г. [26, 27], привязанная к инструментальным данным: жирная линия — 40-летнее сглаживание реконструированных годовых температур относительно средних за 1961-1990 гг. [3].
Региональное изменение климат а. Данные наблюдений и модельные расчеты Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды показали, что климат территории Евразийского континента в пределах России более чувствителен к глобальному потеплению, чем климат многих других регионов Земного шара [9]. За последние 100 лет (1907-2006 гг.), по данным сети Росгидромета, потепление по России составило 1.29°С при среднем глобальном потеплении на 0.74°С. За период 1976-2006 гг. среднее потепление по России достигло 1.33°С, при этом отмечается, что число дней с морозами уменьшилось, а наибольшее увеличение минимальной и максимальной суточной температуры отмечалось в холодный сезон года (рис. 4). Изменение температуры воздуха, относительно КН, за период наблюдения на территории России имеет общий характер с ходом температур глобального потепления, с ходом температур потепления Северного полушария за 1000 лет и с ходом температур, полученных различными методами для Северного полушария за последние 500 лет. Из этого можно заключить, что изменение среднегодовой приземной температуры воздуха на территории России имеет синхронный характер с глобальным изменением температуры на Земном шаре, при этом глобальное повышение температуры воздуха приблизилось к КН к 80-м годам ХХ столетия. С этого времени среднедесяти-летняя температура воздуха превышает КН.
Изменение климата почвы каждой почвенно-растительной зоны определяется широтой и долготой расположения территории, характером рельефа, водными пространствами и множеством других причин, при этом каждой почвенно-растительной зоне характерна своя динамика климата в связи с современной тенденцией потепления. Так, для подзолистых почв Предуралья современное потепление климата сопровождается повышением температуры почвы по всему профилю, уменьшением глубины сезонного промерзания [18]. Для дерново-подзолистых почв Среднерусской южнотаежной провинции европейской территории России отмечается, что в условиях современного потепления при температуре воздуха и почвы выше верхнего предела диапазона КН почва формируется в условиях, характерных темно-серой лесной почве. В период похолодания климата, когда среднедесятилетняя температура воздуха ниже КН, дерново-подзолистая почва формируется в условиях, характерных КН температуры подзолистой почве [17]. В периоды потепления, когда среднедесятилетняя температура воздуха приближается к верхнему диапазону КН или превышает его, подзолистые почвы средней тайги формируются в условиях, характерных дерново-подзолистым почвам южной тайги [18].
Целью настоящей работы является определение КН почвообразования и выявление закономерностей изменения температурного параметра
Годы
Рис. 3. Сравнение реконструкций температуры, полученных различными методами [3]: 1 — косвенные данные [28]; 2 — годичные кольца деревьев [23]; 3 — косвенные данные низкого и высокого разрешения [29]; 4 — прямые и косвенные данные для северного полушария [24]; 5 — глобальные буровые данные [31]; 6 — данные метеонаблюдений.
климата песчаных и суглинистых почв лесотундры Полярного Урала в связи с современной тенденцией потепления.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Динамика температуры почв в связи с современной тенденцией потепления климата рассматривается на примере песчаных и суглинистых почв лесотундры Полярного Урала. Климатические условия формирования песчан
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.