Реконструкция объема годового стока р.Нарын с 1753 по 1995 гг.

Максимова О.Е. 2012. В печати.
 
 
В период с 2000 по 2009 гг. на территории Киргизии были отобраны образцы ели Шренка на верхней границе леса с пятнадцати площадок в высотном диапазоне 2650-3200 м н.у.м., с девяти площадок на нижней границе леса на высотах 2050-2400 м н.у.м. (часть образцов была отобрана из деревянных строений, расположенных на высоте 1600-1800 м), и с трех - в средней части леса (2350-2650 м н.у.м.). Всего отобрано около 800 кернов и спилов. Кроме этих образцов, в работе также использованы дендрохронологические образцы из международного банка данных (http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/treering.html), отобранные Ф.Швейнгрубером на верхней границе леса в долинах Карабаткак, Сарыкунгей и Сарыймек (площадки KAR, SK, SJ, соответственно). Расположение площадок показано на рис. 1.
Все образцы, использованные в этой работе, отобраны и проанализированы по стандартной методике, принятой в дендроклиматологии (Fritts, 1976, Шиятов и др., 2000), индексирование выполнено в программе Arstan.
 
 
Рис. 1. Карта расположения точек отбора образцов.
 
В результате климатического анализа (Соломина, Максимова, 2010) установлено, что ширина годичных колец ели Шренка сильно зависит от количества осадков и увлажнения в целом, поэтому логично исследовать связь наших древесно-кольцевых хронологий с величиной речного стока. Прирост древесины может быть использован для реконструкции речного стока, так как в засушливых районах оба показателя находятся под влиянием сходного набора климатических факторов (Meko et al., 1995). Древесно-кольцевые хронологии успешно использовались для реконструкции стока рек в горах в Монголии (Davi et al., 2006), в Северной Евразии (McDonald et al., 2007), в Сибири (Агафонов, 2011), на Восточном Тянь-Шане (Yuan et al., 2007).
Нами была исследована корреляция всех наших хронологий с объемом годового стока 15-ти тяньшаньских рек (21 гидропост). Для хронологий ширины годичных колец в целом выявлена хорошая взаимосвязь с объемом годового стока (до r=0,71).
Мы выполнили реконструкцию значений объема годового стока для гидропоста Кекирим, так как это – один из наиболее представительных и интересных с точки зрения дальнейшего использования гидропостов: он расположен в среднем течении крупнейшей реки Киргизии Нарын и находится чуть выше Токтогульского водохранилища и Камбаратинской гидроэлектростанции. Кроме того, именно для этого гидропоста отмечаются наибольшие значения корреляции с древесно-кольцевыми сериями. Инструментальные значения стока были исправлены для двух лет – 1969 и 1982 гг., – эти годы существенно отличались от измерений на гидропосте Нарын и вообще от общего фона значений стока для Тянь-Шаня. Корректировка измеренных значений стока производилась по данным гп Нарын по стандартной формуле. Для реконструирования стока методом множественной регрессии было составлено наиболее статистически значимое и экологические обоснованное уравнение. В уравнение в качестве независимых переменных вошли две площадки SK и DJKU, первая из которых находится в среднем течении Нарына, а вторая у его истоков.
 
 
Рис. 2. Реконструкция годового стока р. Нарын для гп Кекирим. А – измеренный на гп Кекирим и реконструированный объем годового стока за период инструментальных наблюдений; Б – реконструкция годового стока р. Нарын на гп Кекирим за весь реконструированный период и сток измеренный на гп Кекирим.
 
rec-N = 926,64+843,21*DJKU+758,57*SK
где DJKU и SK – соответствующие древесно-кольцевые хронологии ширины  годичных колец
  
На основе этой модели был реконструирован объем годового стока р. Нарын с 1753 по 1995 гг. – rec-N. Модель выбирает 60% изменчивости стока (r=0,76, p>0,01, см. рис. 2). В качестве калибровочного интервала времени принят период с 1961 по 1992 гг. Верификация уравнения выполнена для периода 1939-1960 гг. Эта проверка показала, что связь остается значимой и для каждого из этих интервалов: коэффициенты корреляции составляют соответственно 0,78 и 0,67. Согласно полученной реконструкции, повышение объема годового стока р. Нарын наблюдалось на рубеже XVIII-XIX веков, в конце XIX века, в 1940-е годы, 1952-1959 гг., 1964-1973 гг., в конце XX века. Понижение объема годового стока - во второй половине XVIII века, с 1830-х по 1870-ые гг., в 1910-е годы, в 1970-80-х гг. Самые низкие значения стока приходятся на 1917-1918 гг. В эти годы на территории всего Центрального Тянь-Шаня отмечалась сильная засуха, что подтверждается нашей температурной реконструкцией. Согласно нашей реконструкции, подобные явления отмечаются приблизительно раз в столетие – в 1771 г. и в 1844 г. (рис. 2, б). Максимальный объем годового стока отмечался в 1794 и 1994 гг.
 
Рис. 3. Сравнение реконструкции годового стока р. Манаси (черная линия) и р. Нарын (серая линия). Жирные кривые - одиннадцатилетние скользящие средние (показаны нормированные значения).

 

 
Полученную нами реконструкцию годового стока р. Нарын мы сопоставили с реконструкцией годового стока реки Манаси (Yuan et al., 2007), протекающей по Восточному Тянь-Шаню, по территории Китая, на расстоянии около 1000 км на восток от р. Нарын. Она основана на данных по ширине годичных колец ели Шренка для периода 1629-2000 гг. (r2=0.51). Реконструированные нами периоды понижения объема годового стока р. Нарын хорошо согласуются с реконструированными колебаниями стока р. Манаси (рис. 3), хотя между кривыми заметны и существенные различия, вероятно связанные с региональными особенностями климата двух удаленных друг от друга районов.
 
 
 Рис. 4. Исторические данные частоте о пыльных бурь в Китае – черная линия (Giralt et al., 2003) и реконструкция стока р.Нарын – фиолетовая линия (сглаженная 30-летним скользящим средним).
 
 
Нами замечено сходство кривой, описывающей исторические данные о частоте пыльных бурь в Китае (Giralt et al., 2003), и реконструкции стока р. Нарын (рис. 4). Пыльные бури на северо-западе Китая возникают в случае распространения Азиатского антициклона в пустыню Такла-Макан, откуда они идут на восток, в сторону Тянь-Шаня. Высокая частота пыльных бурь соответствует холодным и/или сухим периодам в этом районе (Deer, 1984). Они отмечались в 1750-1770-е, 1800-е, 1860-е и 1910-е гг. Эти периоды прекрасно согласуются с периодами понижения стока в начале XX в., в середине XIX в. и во второй половине XVIII в.
Сопоставление наших данных с пространственной реконструкцией индекса сухости PDSI для Азиатского региона (Cook et al., 2010) показало, что из описанных в этой статье пяти крупных засух последнего тысячелетия (1638-1641, 1756-1768, 1792-1796, 1876-1878, 1918-1919 гг.) только последняя засуха – 1918-1919 гг. на Тянь-Шане выражена так же ярко, как и во всем Азиатском регионе. Здесь она проявилась на год раньше: в 1917-1918 гг. (снижение на 70% от среднего многолетнего). По мнению Э.Кука эта засуха связана с сильным проявлением Эль-Ниньо и ослаблением действия азиатского муссона, что могло повлиять на циркуляционные особенности в Средней Азии в целом, даже за пределами муссонной области. В реконструированном стоке р. Нарын еще отражается засуха 1876-1878 гг. (снижение на 20% от среднего многолетнего).
 
Библиография.
1.        Агафонов Л.И. Древесно-кольцевая индикация гидролого-климатических условий в Западной Сибири. Автореф. канд. дисс. Екатеринбург. 2011. 44 с.
2.        Соломина О.Н., Максимова О.Е.Дендрохронологические исследования на Тянь-Шане как источник климатической информации // Известия РАН, серия географическая. 2010, №6, С. 54-66.
3.        Шиятов С. Г., Ваганов Е.А., Кирдянов А.В., Круглов В.Б., Мазепа В.С., Наурзаев М.М., Хантемиров Р.М. Методы дендрохронологии // Основы дендрохронологии. Сбор и получение древесно-кольцевой информации: Учебно-методич. пособие. Красноярск: КрасГУ. 2000. Часть 1. C. 80.
4.        Cook E.R., Anchukaitis K.J., Buckley B.M., D’Arrigo R.D., Jacoby G.C., Wright W.E. Asian Monsoon Failure and Megadrought During the Last Millennium // Science. 2010. Vol. 328. Р. 486–489.
5.        Davi N.K., Jacoby G.C., Curtis A.E., Baatarbileg N. Extension of drought records for central Asia using tree rings: West-central Mongolia // Journal of Climate. 2006. Vol. 19. P. 288-299.
6.        Deer Z. Synoptic-climatic studies of dust fall in China since historic times // Scientia Sinica (Series B). 1984. Vol. 27. P. 825 - 836.
7.        Fritts H. C. Tree rings and climate. London-New York. 1976.     
8.        Giralt S., Riera S., Leroy S., Buchaca T., Klerkx J., De Batist M., Beck C., Bobrov V., Brennwald M., Catalan J., Gavshin V., Julià R., Kalugin I., Kipfer R., Lombardi S., Matychenkov V., Peeters F., Podsetchine V., Romanovsky V.V., Sukhorukov F., & Voltattorni N. 1,000-years of environmental history of Lake Issyk-Kul // J.C.J. Nihoul, P.O. Zavialov, P.P. Micklin (Eds). Dying and Dead Seas: Climatic Versus Anthropic Causes. Kluwer Academic Publishers. NATO ASI SERIES, IV, Earth and Environmental Sciences, 2004. Vol. 36. P. 228-253.
9.        http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/treering.html
10.    McDonald G.M., Kremenetski K.V., Smith L.C., Hidalgo H.G. Recent Eurasian river discharge to the Arctic Ocean in the context of longer-term dendrohydrological records // J. of Geophysical Research. 2007. Vol. 112. G04S50. P. 1-10. doi:10.1029/2006JG000333.
11.    Meko D.M., Graybill D.A. Tree-ring reconstruction of Upper Gila River discharge // Water Resources Bulletin. 1995. № 31. P. 605-616.
12.    Yuan Yu., Shao X., Wei W., Yu Sh., Gong Yu., Trouet V. The potential to reconstruct Manasi river streamflow in the northern Tienshan mountains (n.-w. China) // Tree-ring research. 2007. Vol. 63(2). P. 81–93.

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