Отражение климатических изменений прошлого в Вологодской и Соловецкой дендрохронологических «летописях»

О.Н. Соломина 1, В.В. Мацковский 1, Р.С. Жуков 2 
1Институт географии РАН
2Московский государственный институт леса
 
Успешность прогнозов естественной составляющей климатических колебаний в большой степени связана с наличием достоверных региональных реконструкций климатических параметров высокого разрешения, которые позволяют продлить ряды наблюдений за климатом в прошлое. Не удивительно, что большинство таких реконструкций основано на древесно-кольцевом анализе, который дает возможность получить сеточные данные, близкие по своим свойствам к инструментальным метеорологическим наблюдениям.
В этой работе мы представляем две хронологии ширины колец хвойных, построенные для Вологодчины и Соловецких островов, которые начинаются в 11 и 12 вв. соответственно, а заканчиваются в двадцать первом столетии.  Отбор и обработка образцов для этой работы проводились в соответствии с общепринятыми методическими требованиями древесно-кольцевого анализа (CookandKairiukstis, 1990; Шиятов и др., 2000). Образцы сосны и ели, отобранные из живых деревьев для каждого региона, уверенно датируются между собой. Это дает возможность объединить их в две сводные хронологии хвойных, а также использовать образцы старой строительной и археологической древесины  для продления хронологий. Итоговые хронологии были построены с помощью signal-freeRCSстандартизации (BriffaandMelvin, 2010), позволяющей сохранить долгопериодный климатический сигнал.
Обе сводные хронологии  чувствительны к сумме температур выше 15°. Такая чувствительность хронологий к характеристикам теплообеспеченности, полученная на инструментальных данных, подтверждается сравнением с длинными реконструированными рядами некоторых параметров. Так, хронология «Вологда» показывает согласованный ход с реконструкцией среднегодовой температуры Северного полушария М. Манна и Ф. Джонса (Mann and Jones, 2003; R=0,59; рис. 1). В обоих рядах наблюдаются повышенные значения во время средневекового оптимума (до 15 в.), пониженные значения во время малого ледникового периода (с минимумами в 17 в.) и максимальные значения в последние десятилетия. Однако после 1950 г. значения реконструкции М. Манна и Ф. Джонса заметно превышают значения хронологии «Вологда».
Для хронологии «Соловки» мы обнаружили связь с ходом инсоляции, реконструированным по содержанию изотопа 10Be в ледниковых кернах из центральной Антарктики (Delaygue and Bard, 2010; R=0,63; рис. 2). Причины этой связи до конца не ясны, однако, если предположить, что именно инсоляция обуславливает изменчивость Соловецкой хронологии, то положительный долгопериодный тренд, наблюдаемый в этой хронологии, тоже обусловлен изменением инсоляции и не связан с антропогенной деятельностью. Поскольку использованная реконструкция инсоляции заканчивается в 1982 г., этот наш вывод не относятся к концу 20-го – началу 21-го века.
Таким образом, обе хронологии содержат не только региональный, но и глобальный климатический сигнал, имея связь с такими параметрами, как среднегодовая температура Северного полушария и суммарная инсоляция.
В начале 21 в. в Соловецкой и Вологодской хронологиях наблюдаются максимальные значения за весь период – более 8 веков. Однако долговременный тренд повышения этих значений начался задолго до индустриального периода – в 18 и 17 вв. соответственно.
Вэйвлет-анализ и анализ Фурье показали, что высокочастотные ритмы выражены в Соловецкой и Вологодской хронологиях ширины колец довольно слабо. У этих двух хронологий выделяются ритмы в 13-14, 17-18 и 35-36 и 79 лет. У Соловецкой хронологии, кроме того, наблюдаются циклы в 113 лет и 341 год, а у хронологии «Вологда» - 128, 205 и 512 лет. Циклы продолжительностью около 17, 35 и 100 лет, обнаруженные в представленных здесь длинных хронологиях ширины колец выражены и в более коротких, но и более термически обусловленных хронологиях максимальной плотности на севере Русской равнины (Соломина и др., 2009).
 
Рис. 1.  Хронология «Вологда» (1085-2009 гг.). На фотографиях показаны объекты, из которых были добыты образцы для построения хронологии. Справа сверху схема распределения образцов во времени. Справа снизу итоговая хронология «Вологда» (зеленый, сглаживание 10-летним сплайном) и реконструкция среднегодовых температур М. Манна и Ф. Джонса (желтый, Mann and Jones, 2003). Корреляция за общий период 1173-1950 гг. R=0,59 (использовалась только часть хронологии с EPS>0.85).
 
Рис. 2. Хронология «Соловки» (1187-2008 гг.). На фотографиях показаны объекты, из которых были добыты образцы для построения хронологии. Справа сверху схема распределения образцов во времени. Справа снизу итоговая хронология «Соловки» (зеленый, сглаживание 10-летним сплайном) и реконструкция суммарной инсоляции по изотопу 10Be в ледниковых кернах из центральной Антарктики (желтый, Delaygue and Bard, 2010). Корреляция за общий период 1393-1982 гг. R=0,63 (использовалась только часть хронологии с EPS>0.85).
 
Благодарности
Работа выполнена в рамках программы Президиума РАН № 4 «Окружающая среда в условиях изменяющегося климата: экстремальные природные явления и катастрофы” и проекта РФФИ 09-05-00982 «Создание тысячелетней московской хронологии».
Библиография
1)    Соломина, О.Н., Аптикаева О.И., Шаталин А.Ю. 2009. Ритмы природных процессов по результатам вейвлет-анализа годичных колец деревьев на севере европейской части России за последние 300 лет. Геофизические процессы и биосфера. Tом 8 № 1. с. 51-61.
2)    Шиятов С.Г. Ваганов Е.А., Кирдянов А.В., Круглов В.Б., Мазепа В.С., Наурзбаев М.М., Хантемиров Р.М. Методы дендрохронологии. Часть I. Основы дендрохронологии. Сбор и получение древесно-кольцевой информации. Екатеринбург. 2000. 81 с.
3)    Briffa, K. R. and Melvin, T. M. (2010) A closer look at Regional Curve Standardization of tree-ring records: justification of the need, a warning of some pitfalls, and suggested improvements of its application, in: Dendroclimatology: Progress and prospects, edited by: Hughes, M. K., Diaz, H. F., and Swetnam, T. W., Springer Verlag.
4)    Cook E.R. and Kairiukstis L.A. (1990) Methods of Dendrochronology: applications in the environmental sciences. Dordrecht: Kluwer. 394 с.
5)    Delaygue G. and Bard E. (2010) An Antarctic view of Beryllium-10 and solar activity for the past millennium // Clim Dyn, DOI 10.1007/s00382-010-0795-1
6)    Mann M.E. and P.D. Jones (2003) Global Surface Temperatures over the Past Two Millennia // Geophysical Research Letters Vol. 30, No. 15, 1820 doi: 10.1029/2003GL017814



← back
| Главная | Исследования | Фотогалерея | Люди | Сотрудничество | Контакты | Кабинет
 eng | rus