CC BY
419
УДК 550.348
О. А. Поморцев, Е. П. Кашкаров, Н. В. Ловелиус
БИОКЛИМАТИЧЕСКАЯ ХРОНОЛОГИЯ ГОЛОЦЕНА: РЕКОНСТРУКЦИЯ И ПРОГНОЗ
В палеогеографии нет более надёжной основы для климатических реконструкций и долгосрочного прогноза изменений климата, чем дендрохронологическая шкала Фергюсона. Она получена в экстремально аридных условиях Большого Бассейна (Северная Америка) на верхней границе леса и представляет самую точную и продолжительную биологическую запись изменений климата голоцена: 7104 г. Суть её - объективное отражение глобального ритма в 2600 лет, который устойчиво повторяется на протяжении всего 7-тысячелетнего периода.
Ключ к расшифровке климата и разработке прогноза - инструментальные метеонаблюдения последних 300 лет. Они охватывают современное потепление и Малую ледниковую эпоху (МЛЭ) и позволяют сделать инструментальную калибровку 2600-летнего ритма. Начало его устойчиво совпадает с волнами наиболее тёпло-сухого (ТС) климата Земли, а окончание - наиболее холодного и сухого (ХС). В средней части климат меняется от тёпло-влажного (ТВ) до холодно-влажного (ХВ) и то приносит обширные наводнения, то активизирует движение ледников. В настоящее время мы вошли в период наиболее неустойчивого климата Земли, характеризующегося продолжающимся потеплением и преобладанием циклональной деятельности с тайфунами и наводнениями. Этот период продлится около 800 лет. Особо опасные катастрофы охватят Европу, Северную, Центральную и Южную Америку (северную половину), тихоокеанскую часть Азии. Ритмические аналоги периодов крупных наводнений датированы по шкале Фергюсона в трёх «точках»: 3000-2700 гг. до н. э. (конец климатического оптимума голоцена), в течение 1000 лет до рубежа н. э., 1500-1800 гг. н. э. - накануне максимума похолодания в МЛЭ. Среднегодовая температура воздуха Северного полушария изменялась в это время от 13,6 до 16,8 °С. Общая амплитуда температур за 7 тыс. лет составила 3,2 °С при 13,6 в самый ХС (200-500 гг. н. э.) и 16,8 °С - в самый ТВ (4500-4300 лет до н. э.) периоды.
Ключевые слова: голоцен, климат, реконструкция, ритмы, прогноз, хронология, шкала Фергюсона, Малая ледниковая эпоха, уровень Каспия, Сибирский антициклон.
ПОМОРЦЕВ Олег Александрович - к. г. н., доцент кафедры мерзлотоведения геологоразведочного факультета СВФУ им. М.К. Аммосова.
E-mail: [email protected]
POMORTSEVOlegAlexandrovich - Candidate of Geographic Sciences, Associate Professor of Permafrost Department, Faculty of Geology and Survey, North-Eastern Federal University after M. K. Ammosov.
E-mail: [email protected]
КАШКАРОВ Евгений Петрович - к. г. н., н. с. отдела биогеографии Международного института исследования ритмов.
E-mail: [email protected]
KASHKAROV Eugene Petrovich - Candidate of Geographic Sciences, Research Scientist of Biogeography Department, International Rhythm Research Institute.
E-mail: [email protected]
ЛОВЕЛИУС Николай Владимирович - д. б. н., проф., в. н. с. лаборатории географии и природоиспользования Института озероведения РАН.
E-mail: [email protected]
LOVELIUS Nikolai Vladimirovich - Doctor of Biological Sciences, Professor, Senior Research Scientist of Geography and Nature Management Laboratory, Limnology Institute of RAS.
E-mail: [email protected]
loo
O. А. Pomortsev, E. Р. Kashkarov, N. V Lovelius
Bioclimatic Chronology of the Holocene: Reconstruction and Prognosis
Paleogeography has no other reliable key for reconstruction and long-term prognosis of climate change than the dendrochronological Ferguson scale. It represents the most permanent biological chronicle of the Holocene climate change: 7,104 years. Essence of the chronicle is an objective reflection of global 2600-year rhythm, repeating persistently in 7,000-year period.
A key for decoding of climate and prognosis are instrumental meteorological observations of the last 300 years. They include the current global warming and Little Ice Age, and enable to make a quantity calibration of 2,600-year rhythm. Its beginning coincides with waves of the most warm-dry climate of the Earth, and an ending - most cold-dry. In the middle part climate changes from warm-wet to cold-wet, and brings either broad floods or glaciers' activities. Currently we go into period of the most non-sustainable climate of the Earth, characterizing by continuing warming and dominance of cyclonal activity with typhoons and floods. This period will prolong around 800 years. Most dangerous catastrophes involve Europe, North, Central and South America (northern half), and Pacific Asia. The rhythmic analogues of dangerous floods on Ferguson scale dated by three «points»: 3,000-2,700 years B. C. (end of the Holocene climatic optimum), by 1,000 years B. C., and by 1,500-1800s AD - on the eve of Little Ice Age cooling. Average near-surface Holocene temperature at this time in Northern Hemisphere changed from 13,6 to 16,8 °С. General temperature amplitude for 7,000 years formed 3,2 °С with 13,6 °С in most cold-dry period in 200-500 A. D., and 16,8 °С - in most warm-wet period 4,500-4,300 B. C.
Keywords: Holocene, chronology, climate, reconstruction, prognosis, rhythms, Ferguson scale, Little Ice Age, Caspian sea level, Siberian Anticyclone.
Введение
В палеогеографии нет более надёжной основы для палеореконструкций и долгосрочного прогноза изменений климата, чем дендрохронологическая шкала Фергюсона [1]. Она построена Н. В. Ловелиусом по данным Чарльза Фергюсона и представляет одну из наиболее продолжительных биологических летописей голоцена, восстановленную по сосне остистой Pinus aristata из Белых гор Калифорнии: 7104 г. [2]. Самое важное в шкале - проявление 2600-летнего ритма и его привязка к инструментальным наблюдениям Малой ледниковой эпохи (МЛЭ) и современного потепления. Количественная привязка к климатическим аналогам похолоданий и потеплений в жизни Земли открывает возможность широких географических параллелей по ходу 2600-летнего ритма и «поверку» палеогеографических реконструкций голоцена и плейстоцена.
Теоретические основы и предпосылки исследования
Главной особенностью современного потепления климата является опережающий рост температур в центре Сибирского антициклона - крупнейшем полюсе холода Северного полушария [3]. В целом механизм развития потепления подчиняется двум правилам, открытым Е. В. Максимовым и Иверсеном-Гричук. Первое отражает возвратно-поступательный ход ритмических процессов («два шага вперёд - шаг назад»), исследованный на стадиальном характере развития плейстоценового оледенения, второе - запаздывание пика увлажнённости по отношению к пику температуры и подтверждается обширным палеогеографическим материалом [4-7]. В современном потеплении оно проявляется в огромном инерционном эффекте льдов полярных морей и горного оледенения, тормозящих ход потепления и представляющих наследие МЛЭ [3].
Именно МЛЭ и современное потепление стали главными предпосылками нашего исследования. За три последних столетия они проиграли сценарий, отражающий ритмическую суть плейстоцена и голоцена. В миниатюрной модели двух климатических антиподов природа всего лишь за 300 лет развернула ритмические события, повторявшиеся в жизни
Земли на протяжении многих тысячелетий. Важная особенность модели - обеспеченность количественными данными. Благодаря инструментальным наблюдениям XVII-XXI вв., впервые появилась возможность привязать ход ритмической кривой к ходу климатических показателей и показать не теоретические, а реальные амплитуды температур, господствовавшие в самые тёплые и самые холодные периоды голоцена.
Длинные временные шкалы, построенные по изотопам углерода и кислорода, охватили фактически весь плейстоцен [8-10]. Особую ценность внесли геофизические методы, использованные Roger J. Bray для реконструкции событий позднего плейстоцена и голоцена [11]. Исследования R. Bray биологических, гляциологических и геофизических материалов и изменения солнечной активности за последние 13700 лет, привели его к открытию 2600-летнего ритма. Самое удивительное, что этот ритм, не известный другим исследователям, обнаружился в 7104-летней дендрохронологической шкале Фергюсона (рис. 1) и в колебаниях уровня Каспия за 11 тыс. лет [12].
Рис. 1. 7104-летняя дендрохронологическая шкала Фергюсона с привязкой к климатическим показателям
Несмотря на бесспорную тенденцию глобального потепления климата [13 -16], временные закономерности явления и реакции на него природной среды менее очевидны. На большей части России и других стран Северного полушария, расположенных на фундаменте вечной мерзлоты, потепление может стать угрозой номер один для их дальнейшего благополучия. В настоящее время не существует не только ни одного надёжно обоснованного прогноза о поведении многосотметровой толщи мерзлоты, но и надёжного обоснования тренда потепления [17]. Из десятков исследователей, прогнозировавших изменение климата в ХХ столетии [13, 18-21], современное потепление предсказали только двое - А. В. Шнитников [22] и Е. В. Максимов [23]. Шнитников основывался на долгопериодичном ритме в 1850 лет, меняющем увлажнённость земного шара, Максимов - ещё и на ритме Миланковича в 40700 лет (рис. 2), «обусловливающим чередование потеплений и похолоданий и жёстко связанным с 1850-летним ритмом». Другие исследователи предсказывали главным образом похолодание. Они не учитывали фонового влияния долгопериодичных ритмов, имеющих в прогнозе ключевое значение.
В настоящее время в прогнозных оценках наблюдается та же картина. Кроме того,
хв хс пс ти
]ЯИ-л«нии рьтм Лнткмоьа
Холодно 0ой5
I лтлт.у .у -; з+ннян
тс тп хн ¡(с тг
Рис. 2. Теоретическая схема ритмов Шнитникова и Миланковича [24] с нашими [25] изменениями
сегодняшний прогноз предпочитает модели, которые в закономерный ход природных процессов вводят «строгую» математику. Но закономерный ход температуры и осадков последних десятилетий отличается крайней неустойчивостью. При резком потеплении зим в Арктике и Антарктике, температуры декабря-января на юге Сибири и в Северном Казахстане опускаются до -50-57 °С (2000-01, 2005-06, 2012-13 гг.), а катастрофические речные заторы, наводнения, ураганы и снежные бури становятся обычными для всей планеты [14, 26-27].
Суть «строгой» математики в прогнозе хорошо разъяснил А. В. Дьяков: «... Многие учёные, увлекающиеся математизацией фактов, взятых из Природы и желающие подвести под последние. «жёсткий математический скелет», упускают из виду ... диалектическое единство достоверного и вероятного в Природе, образующееся из сочетания макро- и микропроцессов. ... В результате как те, так и другие оказываются в роли одинаково плохих «стратегов», скверно изучивших своего противника, остающегося неуязвимым. ...». Ф. Ф. Давитая пишет: «. Математика сама по себе, без изучения физической природы явления, ни в коем случае не может претендовать на установление новых закономерностей в раскрытии качественной взаимосвязи в явлениях климата и погоды». Существенная важность этой критики состоит в том, что критик, выдвигая на первый план в метеорологии «изучение физической природы явления», подчеркивает известную истину, что одни отвлечённые математические спекуляции не могут привести к открытию новых физических связей в реальных явлениях» [28, с. 18].
Общие закономерности потепления после Малой ледниковой эпохи
Процесс современного потепления развивался сотню лет. Вторая половина XIX и первые три четверти ХХ вв. представляли, по сути, переходный период от МЛЭ к современному по -теплению. Весь рассматриваемый отрезок времени температура испытывала возвратно-поступательный ход, то переходя через нуль в тёплую область, то возвращаясь в холодную.
Устойчивый переход в тёплую область произошёл только во второй волне потепления в 1970-х гг. Первая волна потепления относится к 1930-м гг., она названа «потеплением Арктики». Возвратно-поступательный ход температуры 1830-2005 гг. хорошо документиро -ван инструментальными наблюдениями. В них отчётливо прослеживается реализация двух вековых ритмов. В первом, закончившемся в начале XX в., среднегодовая температура в Якутии колебалась в пределах 3,3 °С, в конце периода минимальные значения поднялись на 0,85°, но в целом остались в холодной области. Во втором ритме общая амплитуда возросла до 3,6°, температура периодически переходила через нуль в тёплую и холодную области, но к началу 1970-х гг. её минимальные значения оказались даже ниже прежнего уровня. И только со второй половины 1970-х амплитуда стала самой широкой: 4,1 °С. На рубеже XXI в. температура устойчиво перешла в тёплую область, её нижний предел поднялся на 2° по сравнению с периодом «потепления Арктики», и на 2,5° - выше волны потепления, последовавшей за МЛЭ. Для всей Земли рост среднегодовой температуры от МЛЭ к современному потеплению составил 1,1 °С. Переход через «нуль» (среднегодовую температуру Земли в голоцене и в ХХ в., равную 15,1 °С - см. рис. 1) осуществился в 1930-х гг. и колебался около «нуля» на уровне плюс-минус 0,5 °С вплоть до 1970-х гг. [17].
Особенности потеплений и похолоданий в Северной Азии на примере Сибирского антициклона
Несмотря на единый «сценарий» развития глобального потепления под действием векового и тёплых фаз двух долгопериодичных ритмов Шнитникова и Миланковича (рис. 2), его динамика на региональном уровне имеет свои особенности. Главные из них - неоднозначные темпы прироста температуры в разных регионах. Это хорошо просматривается по ходу температуры в центре Сибирского антициклона в Якутии и на его периферии - в Тянь-Шане и других областях. В Якутии ярко выражена инверсия зонального повышения зимних температур, имеющих вдвое более высокие показатели, чем в Монголии и Прибайкалье. Начиная с 1970-х гг., зимы в Якутии потеплели на 7 °С, в Монголии - на 3°, в Прибайкалье - на 4 °С [18].
Учитывая, что основной объём современного потепления приходится на холодный период, можно считать, что главные особенности потепления в регионе диктуются антициклоном. К главной особенности динамики климата Якутии в ХХ в. можно отнести значительное похолодание 1950-х - начала 1970-х гг. Оно проявилось после «потепления Арктики» 1930-х гг. на фоне перехода глобальной циркуляции атмосферы от зональной формы к меридианной [17, 28-32]. Масштабы этого похолодания превзошли даже снижение температуры конца Х1Х в. Однако в дальнейшем похолодание компенсировалось ростом потепления. Начиная с 1970-х гг. и по настоящее время в равнинных условиях Центральной Якутии, расположенной в центре Сибирского антициклона, наблюдается наиболее высокий темп роста температуры. Линейный тренд составляет 0,0685 °С в год, что вдвое выше, чем на южной периферии антициклона в Тянь-Шане (0,0279) за тот же период [3]. Такой же двойной «перехлёст» температур характеризует северную периферию антициклона, охватывающую южную часть моря Лаптевых (данные ГМС Тикси). Он свидетельствует о потеплении Арктики, аналогичном 1930-м г. и подтверждается почти повсеместным сокращением площади арктических льдов уже к 2007 г. [33].
Проявление правила Иверсена-Гричук в современном потеплении
Самый важный факт в механизме развития современного потепления отражён на рис. 3. Пики температуры, проявившиеся в Якутии в ХХ в., опережали пики увлажненности на одну четвертую волны векового ритма. Это привело к последовательному чередованию здесь ХС, ТС, ХВ и ТВ климатических интервалов. Запаздывание пиков увлажнённости по отношению к пикам температуры на одну четвертую ритмической волны имеет в климатическом режиме Земли всеобщий характер и носит название правила Иверсена-Гричук [6]. Суть его объясняется двумя фактами: диспропорцией на Земле площади суши и океана [1] и огромной площадью криолитозоны.
Рис. 3. Проявление правила Иверсена-Гричук в современном потеплении: ходы среднегодовой температуры и атмосферных осадков на ГМС Якутск за прошедшее столетие (натурального ряда и 11-летние сглаженные); а - ходы зональной (сплошная линия) и меридианной (пунктир) атмосферной циркуляции в Северном полушарии
При в 2,5-кратном перевесе в Северном полушарии площади океана над площадью суши и явном доминировании там криолитозоны, вода и лёд перехватывают большую часть солнечного тепла и тормозят резкий ход потепления. При увеличении площади суши разрыв между пиками температуры и увлажнённости по правилу Иверсена-Гричук должен сокращаться. По-видимому, такая картина была характерна для начала плейстоцена, когда перевес площади суши над площадью океана в Северном полушарии создал невероятных масштабов континентальность и обеспечил господство степи и африканского облика млекопитающих вплоть до берега Северного Ледовитого океана [34].
Корректировку правила Иверсена-Гричук условиями увлажнённости можно видеть в настоящее время на примере таяния ледников хр. Сунтар-Хаята и Черского. В хр. Черского, расположенном в более континентальной части Северо-Востока Азии, потери площади ледников при современном потеплении вдвое выше, чем в Сунтар-Хаята. Юго-восточная оконечность хр. Сунтар-Хаята выходит к Тихому океану, увлажнённость которого и защищает этот хребет от глобального потепления намного эффективней, чем континентальный климат хр. Черского [35].
Другой пример даёт МЛЭ. Она разделена с современностью всего лишь столетием, но резко отличается от неё по условиям увлажнённости. При максимальной площади ледовых
полей Арктики и горного оледенения в пик МЛЭ в 1840-60 гг. увлажнённость Земли была минимальной [6]. Это особенно наглядно выражено в «провале» хода осадков в пик МЛЭ в Якутии и на Алтае [17, 20, 36-37]. Главная причина такого явления - увеличение площади морских льдов и горных ледников. Льды создавали эффект прироста площади суши, и, соответственно, резкого усиления континентальности климата. В итоге увлажнённость не могла сдерживать рост июльских температур в пик МЛЭ в 1840-60 гг. так же успешно, как при потеплении 1970-2000-х, когда ледовитость морей и оледенение горных регионов приблизились к минимуму, а увлажнённость - к максимуму. Тормозящее влияние этих факторов, сформулированное в правиле Иверсена-Гричук, эффективно гасит сегодня катастрофически опасный «взрыв» потепления климата Земли. Поправки на ледовитость морей Мирового океана необходимо вводить при палеоклиматических реконструкциях и интерпретации хода температуры и увлажнённости в ритмических моделях (см. рис. 1, 2).
Скачкообразные изменения хода природных процессов происходят быстро, но они требуют длительной подготовки на преодоление инерции. Так случилось при потеплении 1930-х и 1970-х гг. и потере большей части площади арктических льдов к 2007 г. Преодоление инерции МЛЭ развивалось на протяжении одного векового ритма.
Реакция экосистем на современное потепление
Потепление Арктики 1970-х гг. не было таким резким, как в 1930-х. Разница между ними заключалась в циркуляции атмосферы, создавшей различный режим потепления и его продолжительность. Первая волна потепления развивалась в течение 22-летнего ритма с пиком в 1930-х г. Она шла под действием зональной циркуляции, быстро разогревшей и зиму, и лето. Вторая волна охватила два 22-летних ритма с пиком в конце 1990-х - начале 2000-х. В ней господствовала меридианная циркуляция, под её действием теплели только зимы. Летом циркуляционные процессы затягивали на сушу холодный воздух из Арктики, из-за чего летние сезоны современного потепления стали прохладней летних сезонов 1930-х гг., формировавшихся при зональной циркуляции атмосферы.
Первыми на потепление откликнулись льды - самый неустойчивый и самый чувствительный к температуре минерал Земли. Быстрее всего они таяли в Арктике и горах, медленней - в наледях и толще вечной мерзлоты. Исключение составили многолетнемерзлые породы арктического побережья с высоким содержанием льдистых структур. На их долю приходится 1/3 линии побережья Северного Ледовитого океана, они формируют «самые динамичные в Арктике геоморфологические и ландшафтные зоны. Скорость разрушения береговых секторов, содержащих ледовый комплекс, в 5-7 раз выше, чем секторов с малольдистыми толщами. При этом темп теряемой площади суши этих морей - 10,7 км2 в год» [38, с. 20]. За 30 лет потепления Арктика потеряла большую часть площади океанических льдов и стала судоходной даже в районе полюса [33].
Параллельно льдам откликнулся на потепление уровень Мирового океана, но рос он крайне медленно. Трансгрессивная фаза проявилась в уровне таких крупных бессточных водоёмов, как Иссык-Куль [39]. В начале XXI в. она была сопоставима с масштабами трансгрессии начала ХХ в., о которой писал Л. С. Берг [40]. То же самое наблюдалось на Балхаше и Байкале [10, 23]. В противоположность им на Каспии развивалась регрессивная фаза [12]. В связи с потеплением климата увеличился поверхностный сток, особенно у рек с ледниковым питанием [41]. На Тянь-Шане доля ледникового стока возросла с 20 % до 40 % [42-43].
В биоте быстро отреагировали на потепление лесные экосистемы. Их реакция хорошо отражает зональность потепления, ярко проявившуюся в центре и на периферии Сибирского антициклона. На северо-западной периферии антициклона, охватывающей Северный Урал, Ямал, Таймыр, произошёл сдвиг не столько северной зональной границы, сколько рост облесённости внутренних частей ареала [44-45]. Типичность такой реакции на потепление климата подтверждена палеореконструкциями А. П. Мельниковой [46]. Схожая картина наблюдалась и на самом северном в мире участке лесов «Ары-Мас» на Таймыре - на 72°30' с. ш. (Ловелиус, 2013, личн. сообщ.). На северной периферии антициклона в
Якутии зональная граница лесов осталась без изменения (Исаев, 2013, личн. сообщ.). При специальном исследовании полнозернистости и всхожести семян лиственницы в районе Анабара, Тикси, низовьев Индигирки в 2009-2012 гг., молодого подроста не обнаружено, несмотря на один очень урожайный год (Исаев, 2013 - личн. сообщ.). Такая же картина наблюдалась, по сообщению А. П. Исаева, на верхней границе леса (ВГЛ) в хребте Черского. Зато в хребте Сунтар-Хаята, на ВГЛ в последние десятилетия всюду появился молодой подрост лиственницы, активно заселяющий свободные площади [47]. Очевидно, что в Сунтар-Хаята теплее, чем на окружающих горных и равнинных территориях, где не продвинулись ни верхняя, ни зональная границы леса.
В Тянь-Шане, расположенном на юго-западной периферии антициклона, ВГЛ поднялась на 200-250 м. В 2006 г. в хребте Терскей Ала-Тоо мы регистрировали молодой подрост ели Шренка почти на тех же высотных отметках, что и отступающий ледник Кара-Баткак: 3200 м над ур. моря. Схожие масштабы продвижения ВГЛ отмечены для Заилийского и Джунгарского Алатау, на Алтае и Восточном Саяне [38, 48].
С развитием потепления наблюдалась повсеместная тенденция к увеличению числа пожаров. В 1980-2000-х они отмечались по всей Северной Азии [49]. В Якутии вслед за пожарами активизировались криогенные и экзогенные процессы, особенно на участках распространения ледового комплекса.
Редким по масштабам был импульс массового расселения животных. На волне векового ритма потепления климата крупные кошки проникли на 1000 километров севернее границ своих ареалов [50]. На рубеже XXI в. импульс расселения в популяциях снежного барса, дальневосточного леопарда и амурского тигра проявился точно так же, как на предыдущих волнах векового ритма в XIX и ХХ вв., когда звери достигли Западного Прибайкалья, Северного Забайкалья, Якутии [51]. Но на волне современного потепления снежный барс и амурский тигр продвинулись даже до Камчатки и Чукотки, как бы указывая путь своих древних плейстоценовых миграций через Берингию [52-53].
Особый интерес представляет ход потепления в ядрах холода Сибирского антициклона. Это полюсы самых низких температур Северного полушария - Верхоянье, Монголия, Казахстан. В Оймяконе температуры 1970-2000-х неоднократно возвращались к отметкам 72° ниже нуля. Последняя из них регистрировалась в феврале 2013 г. В Монголии и Казахстане температуры в -50-60° не были редкостью на всём протяжении периода потепления [27]. Рекордно низкая температура в 44,9 °С регистрировалась зимой 2012 г. в Манчжурии [54]. Это говорит о резко выраженной консервирующей силе ядер холода Сибирского антициклона и возможности сохранения рефугиумов ледниковых эпох при потеплениях климата. Не случайно экосистемы Якутии, Монголии, Казахстана и Манчжурии сохранили наибольшее количество видов плейстоценовой флоры и фауны, переживших даже климатический оптимум голоцена (КОГ) [29, 34, 36, 55]. Особенно показателен пример выживания мамонта. На северо-востоке Азии, на острове Врангеля он пережил КОГ и вымер только 3,7 тыс. л. н. [56]. В низовьях Яны, Индигирки, Колымы, а также на Таймыре, Гыдане, Ямале, расположенных вне ядер холода антициклона, мамонт вымер на 7-8 тыс. л. раньше.
Антициклон и горное оледенение Гренландии и Северной Америки сохранили других крупных представителей мамонтовой фауны - овцебыка и степного бизона. Благодаря Гренландскому ледовому щиту, ледникам Аляски и Канадского архипелага при голоцено-вом потеплении уцелели рефугиумы этих видов в западной части Северного полушария. Без криолитозоны и антициклонов потери фауны Земли в КОГ оказались бы многократно выше. Роль этих двух факторов, эффективно тормозящих глобальные потепления Земли и усиливающих проявление правила Иверсена-Гричук, пока не оценена по достоинству и не используется ни в палеонтологии, ни в палеогеологических и палеогеографических реконструкциях.
Географические параллели шкалы Фергюсона
Привязка шкалы Фергюсона к инструментальным наблюдениям МЛЭ и современного
потепления открывает возможность исследования широких географических параллелей по ходу 2600-летнего ритма. В отличие от других ритмов с «плавающим» временным интервалом, 2600-летний ритм отбивается по шкале Фергюсона с математической точностью. Это говорит не только о высокой чувствительности сосны остистой к проявлению 2600-летнего ритма, но и о его такой же орбитальной обусловленности, как и ритм Миланковича.
Анализ литературных данных показывает, что в экосистемах Земли 2600-летний ритм проявляется также в колебаниях уровня Каспия (рис. 4), прослеженных в последние 11 тыс. лет [12]. Наше исследование отклика шкалы Фергюсона на основные события голоцена показало их высокую согласованность в Европе, Азии, Северной и Южной Америке. Но самая длинная географическая параллель с сосной остистой из Калифорнии обнаружена на севере Западной Сибири - полуострове Ямал. Здесь за тот же промежуток времени 7 тыс. лет построена дендрохронологическая шкала по лиственнице сибирской Larix sibirica [45]. События, отражённые на обеих шкалах разных видов деревьев на 38-40° с. ш. в Северной Америке и на 66,5-68,0° с. ш. в Азии, не только полностью согласуются во времени, но и дополняют друг друга расшифровкой новой информации, несмотря на разные континенты и разные экологические условия.
Ареал сосны остистой лежит в условиях экстрааридного климата Большого Бассейна, ареал лиственницы сибирской - в условиях переувлажнённого климата западно-сибирской тундры. Первой - с верхней границы леса, второй - с северного предела древесной растительности, произрастающей за Полярным кругом. Синхронное проявление 2600-летнего ритма на широте Северной Гренландии (Ямал - 72° с. ш.), Северной Америки (Большой Бассейн - 40° с. ш.) и Южной Америки (пустыня Атакама - 25° ю. ш.) делает шкалу Фергюсона незаменимым эталоном для измерения изменчивости экосистем Земли на всех широтах.
Эталон шкалы Фергюсона включает в себя прежде всего количественные показатели температуры и увлажнённости. Амплитуда среднегодовой температуры Земли по ходу 2600-летнего ритма составляет на шкале 3,2 °С (13,6-16,8 °С). Она отражает чередование ТВ и ХС экстремумов от климатического оптимума голоцена до самой страшной засухи рубежа н. э. в 200-500 гг. (см. рис. 1). Температурный интервал КОГ 6600-4700 л. н. составляет 15,1-16,8° при максимальной для голоцена обводнённости территории и максимальной увлажнённости воздуха. Соответственно засуха 200-500 гг. н. э. имеет обратные показатели при температурах 13,6-14,0 °С. Уровень Каспия, используемый нами в качестве репера (см. рис. 4), достигал минимальной за весь голоцен отметки в -34 м при максимальной обводнённости Большого Бассейна и максимальном уровне Мирового океана в КОГ 4700 л. н., и -22 м - во время засухи 200-500 гг. н. э. Самым полноводным Каспий был на неохваченном шкалой отрезке времени 10,5 тыс. л. н.: -9 м [58]. Тогда должны были наблюдаться самый низкий за голоцен уровень Мирового океана и самая большая ледовитость Арктики.
Нефа (ш ы.ц
Рис. 4. Колебания уровня Каспия за 11 тыс. лет [57]
Это следует из правила, открытого Л. С. Бергом и А. В. Шнитниковым: чем выше уровень Каспия, тем выше ледовитость Арктики [23, 58]. В соответствии с правилом самые высокие уровни Каспия после 10,5 тыс. л. н. реконструированы 7,8 и 6,2 тыс. л. н. (см. рис. 4).
Современная среднегодовая температура Земли в 15,7° аналогична температуре окончания КОГ 4700 л. н. (см. рис. 1). При такой температуре наблюдается примерно 70 %-ное сокращение площади морских льдов Арктики от максимума 1980-х г. [33], 10 %-ное сокращение площади ледниковых щитов Гренландии и Антарктиды [14, 19, 26], 20-40 %-е сокращение площади горного оледенения [3, 15 35, 43, 48, 59], отступание концов ледников в Тянь-Шане, принятого за среднюю модель гор Земли, до высот 3400-3600 м над ур. моря, продвижение северной границы леса в Азии до 64-65 °с. ш., ВГЛ в Тянь-Шане - до 3200-3400 м над ур. моря, стояние уровня Каспия на отметке -28 м [3-4, 12, 43, 44] - рис. 4.
Отзывчивость шкалы на изменение увлажнённости территории - главное, что бросается в глаза при её анализе (см. рис. 1). Это очевидно на рубежах КОГ, а также на рубеже н. э. Без-прецедентный рост сосны в 1950-2000 гг. имеет ближайший аналог не 3700 л. н., а 400 и 4700 л. н. (см. рис. 1) [16]. 3700 л. н. прирост годичных колец был ниже средней величины. Волны потепления в КОГ и последующие периоды разделены резким снижением увлажнённости территории. Это 5000 и 2400 г. до н. э., и 200 г. н. э. Они отбивают границы трёх 2600-летних ритмов, отраженных сосной остистой на шкале Фергюсона (см. рис. 1). Отклик сосны на изменение увлажнённости подтверждается её реакцией на изменение уровня Мирового океана и уровня Каспия. При этом уровень Мирового океана представляет интегральный показатель изменения климата, а уровень Каспия отражает ледовитость Арктики [23, 58]. Оба показателя хорошо коррелируют между собой, имеют 2500-летнюю периодичность, но пик уровня Каспия устойчиво смещён на 0,5-0,8 тыс. лет вперёд [12]. В голоцене изменение уровня Мирового океана и уровня Каспия происходило в такой последовательности [12]:
Трансгрессии Мирового океана: 8,9 - 6,7 - 3,9 - 1,3 тыс. л. н.
Трансгрессии Каспия: 8,1 - 5,9 - 3,2 - 0,8 тыс. л. н. (см. рис. 4).
Три последние датировки находятся в «коридоре» шкалы Фергюсона. Если объяснить их, исходя из закономерности, установленной Л. С. Бергом и А. В. Шнитниковым, уровень Мирового океана не может быть максимальным, когда полярные акватории закрыты льдом и вода законсервирована не только на полюсах, но и в горах. Значит разница в 0,5-0,8 тыс. лет в максимальной полноводности Каспия и Мирового океана отражает изменение ледовой обстановки в Арктике от максимума холода к максимуму потепления. Поскольку сейчас мы находимся в точке потепления (см. рис. 1), то следующее похолодание на основе устойчивой связи колебания уровня Мирового океана и Каспия можно ожидать через 0,5-0,8 тыс. лет. Именно эту цифру (800 лет) и указывает структура 2600-летнего ритма. Границы глобальных засух, или границы 2600-летних ритмов на шкале Фергюсона относятся к 7000, 4400 и 1800 л. н., считая от 2000 г. Если исчисление голоцена по засухам теоретически продолжить ритмической шкалой к началу периода, рамки его укажут на 9600 л. н. (7000+2600). Окончание, судя по теоретической модели ритма Миланковича (см. рис. 2), должно произойти через 6000 л. в., куда укладывается текущий и два будущих 2600-летних ритма. В итоге нынешнее межледниковье составит 15600 лет.
Заключение
Оценивая изменчивость климатической обстановки внутри голоцена за последние 7000 лет, можно сказать, что по ходу 2600-летних ритмов она имела хорошо выраженную тенденцию: вначале - уменьшения тепла и влаги, наблюдавшееся в конце КОГ, затем нарастания холода и сухости, и, наконец, новая волна роста увлажнённости в н. э. при господстве холодных условий. Если весь период разложить количественно, то в первом 2600-летнем ритме (50002400 лет до н. э.) чуть больше половины времени (54 %) было ТВ и ТС. Во втором ритме (2400 лет до н. э.-200 г. н. э.) 40 % времени доминировали ТС условия. В третьем, не окончившемся (200-2010 г. н. э.), тон задавал ХС и ХВ климат (67 %), ещё 33 % - ТС.
Впереди нас ждёт затяжной «водный» период с господством тайфунов, наводнений и
мягких зим. Он растянется на 800 лет и будет чередоваться вековыми волнами потеплений-похолоданий на границах и внутри столетий. Наибольшее потепление Арктики в текущем 2600-летнем ритме можно ожидать около 2200 г. Оно будет меньше современного, но уровень Каспия останется на -28-метровой отметке. Закончится «водный» период резким похолоданием Арктики между 2500-2600 гг. и повышением уровня Каспия до -27-26 м.
Л и т е р а т у р а
1. Кашкаров Е. П., Поморцев О. А., Ловелиус Н. В. 7104-летняя шкала Фергюсона и 2600-летний ритм // Rhythm Journal - журнал РИТМ. Seattle - Иркутск. - 2010. - № 6. - С. 1-20.
2. Ferguson С-W. A. 7104-Year Annual Tree-Ring Chronology For Bristlecone Pine, Pinus Aristata, From the White Mountains, California // Science 159, 1968. - P. 839-846.
3. Поморцев О. А., Кашкаров Е. П. Потепление климата в зоне Сибирского антициклона // Rhythm Journal - журнал РИТМ. Seattle - Иркутск. - 2008. - № 1. - С. 128-150.
4. Максимов Е. В. Проблемы оледенения Земли и ритмы в природе. - Л.: ЛГУ, 1972. - 294 с.
5. Гричук М. П. Об основных чертах развития природы южной части Западно-сибирской низменности и стратиграфическом расчленении четвертичных отложений // Палеогеография четвертичного периода СССР. - М.: МГУ - 1961. - С. 44-57.
6. Максимов Е. В. Ритмы на Земле и в Космосе. - СПб.: Издательство СПб ун-та, 1995. - 324 с.
7. Хотинский Н. А. Голоцен Северной Евразии. - М.: Наука, 2007. - 200 с.
8. Котляков В. М., Гамбурцев А. Г. Временные ряды параметров, полученных по ледяному керну скважины со станции Восток в Антарктиде // Материалы гляциологических исследований. - М., вып. 90, 2001. - С. 149-156.
9. Орлова Л. А., Кузьмин Я. В., Волкова В. С., Зольников И. Д. Мамонт (Mammuthus primigenius Blum.) и древний человек в Сибири: сопряженный анализ ареалов популяций на основе радиоуглеродных данных // Проблемы реконструкции климата и природной среды голоцена и плейстоцена Сибири. Вып. 2. - Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2000. - С. 383-410.
10. Проблемы реконструкции климата и природной среды голоцена и плейстоцена Сибири. - Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, вып. 2. - 2000. - 442 с.
11. Bray, J. Roger. Glaciation and Solar Activity since the Fifth Century BC and the Solar Cycle (A combination of geophysical, biological and glaciological information supports the idea of a 2600 year solar cycle). Nature. - Vol. 1968. - P. 672-674.
12. Чистяков В. Ф. Солнечные циклы и колебания климата. - Владивосток: Дальнаука, 1997. - 155 с.
13. Алексеев Д. США: прогноз глобального потепления на столетнюю перспективу // Аккумулятор Новостей. - 2005. - NEWSinfo.ru
14. Антарктида тает по загадочным причинам. 2006 http://news.gala.net/?cat=14&id=215842 (15.07.2006)
15. The Impacts оf Global Climate Change in the Bering Sea Region // An assessment conducted by the International Arctic Science Committee under its Bering Sea impacts study (BESIS), Girdwood, Alaska 18-21 September 1996, University of Alaska, Fairbanks, 1997. - 45 p.
16. Salzer, Matthew W., Malcolm K. Hughes, Andrew G. Bunn, and Kurt F. Kipfmueller. Recent Unprecedented Tree-Ring Growth in Bristlecone Pine at the Highest Elevations and Possible Causes // http:// www.ltrr.arizona.edu/pub/salzer_et_al_2009/ (22.12.2009)
17. Поморцев О. А., Кашкаров Е. П. Основа долгосрочного прогноза изменения климата // Материалы международных научных чтений «Приморские зори - 2007». Вып. 1. - Владивосток: Изд-во ТАНЭБ, 2007. - С. 58-62.
18. Гаврилова М. К. Изменение современного климата области «вечной мерзлоты» в Азии // Обзор состояния и тенденций изменения климата Якутии. - Якутск: Изд. СО РАН, 2003. - С. 13-18.
19. Клиге Р. К., Захаров В. Г. Изменения снежно-ледового режима Антарктиды // Современные глобальные изменения природной среды. Т. 1. - М.: Научный мир. 2006. - С. 577-606.
20. Михайлова Т. Р. Глобальное потепление. http://www.sced.nnov.ru/Mih.htm21 (15.07.2006)
21. Рубинштейн Е. С., Полозова Л. Г. Современное изменение климата. - Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1968. - 268 с.
22. Максимов Е. В. Голоцен (ритмический вариант системы Блитта-Сернандера) // Известия ВГО, вып. 1, т. 18. - 1986. - C. 10-20.
23. Шнитников А. В. Изменчивость общей увлажнённости материков Северного полушария. - Зап. ГО СССР, новая серия. - М.-Л., 1957. - Т. 16. - 337 с.
24. Максимов Е. В. Ритмичность природных явлений и ее смысл // Известия ВГО. - 1977. - Т. 109, № 5, - С. 418-427.
25. Поморцев О. А., Кашкаров Е. П. Теория ритмов Е. В. Максимова // География: проблемы науки и образования (LXIII Герценовские чтения). Материалы ежегодной Международной научно-практической конференции 22-24 апреля, 2010 г. - СПб., 2010. - С. 8-13.
26. Instrumental temperature record. http://en.wikipedia.org/wiki/instrumental_temperature_record (14.06.2015)
27. Дорофеюк Н. И. Реконструкция природных условий Внутренней Азии в позднеледниковье и голоцене: по материалам диатомового и палинологического анализов озерных осадков Монголии: Автореф. докт. дисс... - М., 2008. - 48 с.
28. Дьяков А. В. Предвидение погоды на длительные сроки на энерго-климатологической основе. - Темир-Тау - Иркутск, 1953-2011. - 156 с.
29. Верещагин Н. К., Барышников Г. Ф. Палеоэкология поздней мамонтовой фауны в Арктической зоне Евразии. - Бюлл. МОИП, отд. биол., т. 85, вып. 2, 1980. - С. 5-19.
30. Виллет, Хард. Характер связи солнечных и климатических явлений. В кн. «Солнечная активность и изменения климата» (доклады конференции, организованной Нью-Йоркской Академией Наук и Американским метеорологическим обществом 24-28 января 1961 г. // Под ред. Р. У Фейрбриджа. - Л., 1966. - С. 23-43.
31. Кононова Н. К. Исследование многолетних колебаний циркуляции атмосферы Северного полушария и их применение в гляциологии // Материалы гляциологических исследований, вып. 95, 2003. - С. 45-65.
32. Митчел, Дж. Мюррей мл. Современные вековые колебания температуры земного шара / Солнечная активность и изменения климата (доклады конференции, организованной и проведённой Нью-Йоркской Академией Наук и Американским метеорологическим обществом 24-28 января 1961 г.) // Под ред. Р. У. Фейрбриджа. - Л., 1966. - С. 87-105.
33. Секретные снимки стремительно тающих ледников Земли. 2007. http://fotoden.info/gallery/302/ (14.06.2015)
34. Кашкаров Е. П. Водный фундамент ледникового периода (в поддержку гипотезы Г. У. Линдберга) // Rhythm Journal - журнал РИТМ. - № 1, 2008. - С. 81-109.
35. Ананичева М. Д., Капустин Г. А., Корейша М. М. Изменение ледников хр. Сунтар-Хаята и хр. Черского по данным Каталога ледников СССР и космическим снимкам 2001-2003 гг. // Материалы гляциологических исследований. Вып. 101, 2006. - С. 161-168.
36. Калмыков Н. П. Эволюция биоты бассейна озера Байкал в антропогене // Проблемы реконструкции климата и природной среды голоцена и плейстоцена Сибири, вып. 2. - Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2002. - С. 261-268.
37. Кашкаров Е. П. Стратегия сохранения биоразнообразия Европы и Азии в условиях глобального потепления климата // Итоговый отчёт по приоритетному направлению: «Биоразнообразие и сохранение природы», программа Рабочей группы Гражданского форума «Европейский Союз - Россия», сентябрь-ноябрь, 2013. - 32 с.
38. Григорьев М. Н. Криоморфогенез и литодинамика прибрежно-шельфовой зоны морей Восточной Сибири: Автореф. д. дисс. - Якутск, 2008. - 40 с.
39. Поморцев О. А. Внутривековая изменчивость ледников Северного Тянь-Шаня по лихенометрическим данным // Изв. ВГО, т. 118. Вып. 4, 1986. - С. 403-412.
40. Берг Л. С. Озеро Иссык-Куль. - Землеведение, т. 8, 1904. - 86 с.
41. Баков Е. К., Мельникова А. П., Поморцев О. А. Динамика нивально-гляциальной системы
Иссык-Кульской котловины // Морены - источник гляциоморфологической информации. - М.: Наука, 1989. - С. 202-214.
42. Кузьмиченок В. А. Математико-картографическое моделирование возможных изменений водных ресурсов и оледенения Кыргызстана при изменении климата. // Вестник Кыргызско-Славянского университета. - Т. 3, № 6. - 2003. - С. 53-64.
43. Romanovsky V. V., Tashbaeva S., Cretaux J., Calmant S., Drolon V. The closed Lake Issyk-Kul as an indicator of global warming in Tien-Shan. Natural Science. - Vol. 5, No. 5. - 2013. - p. 608-623.
44. Хантемиров Р. М. Динамика древесной растительности и изменения климата на севере Западной Сибири в голоцене: Автореф. д. дисс., 2009. - 43 с.
45. Хантемиров Р. М., Шиятов С. Г., Горланова Л. А., Сурков А. Ю. Изменения климата и динамика древесной растительности на Ямале в течение последних 7200 лет // Криогенные ресурсы полярных регионов: Материалы междунар. конф., Салехард, июнь, 2007, Пущино, 2007. - Т. 1. - С. 102-105.
46. Мельникова А. П. История развития растительности Северного и Центрального Тянь-Шаня в голоцене (по данным спорово-пыльцевого анализа): Автореф. канд. дисс., - М., 1987. - 23 с.
47. Видео материал, хр. Сунтар-Хаята, 2013 г http://video.yandex.ru/users/strannic1959/ view/30/?cauthor=strannic1959&cid=8 (11.11.2013)
48. Северский Э. В. Геокриологические опасности гор Казахстана // Вопросы географии и геоэкологии. - № 1. - 2012. - С. 45-51.
49. Ваганов Е. А., Арбатская М. К. История климата и частота пожаров в центральной части Красноярского края // Сибирский экологический журнал. - № 1. - 1996. - С. 9-18.
50. Kashkarov Evgeniy, Peter Baranov, Oleg Pomortsev, and Igor Ishchenko. Global Warming and the Northern Expansion of the Big Cats of Asia // Cat News, No 48, Spring, 2008. - р. 24-27.
51. Гептнер В. Г., Слудский А. А. Млекопитающие Советского Союза. - Т. 2. - Ч. 2. - М.: Высшая школа, 1972. - 551 с.
52. Kashkarov Evgeniy. Discoveries in Northern Part of the Snow Leopard Range // Snow Leopard Network Blog, May 18th, 2012 http://www.snowleopardnetwork.org/blog/?p=516 (14.06.2015)
53. Сиволобов Р. В. Иркуйем и берингийская снежная кошка // журнал РИТМ. - 2014 (8). - 30-53.
54. Рекорд температуры в Забайкалье http://chita.bezformata.ru/listnews/zafiksirovana-rekordno-nizkaya-temperatura/2720275/ (20.04.2013)
55. Баранов П. В. Млекопитающие Южного Забайкалья. - Новокузнецк: КузГПА, 2004. - 248 с.
56. Орлова Л. А., Кузьмин Я. В., Волкова В. С., Зольников И. Д. Мамонт (Mammuthus primigenius Blum.) и древний человек в Сибири: сопряженный анализ ареалов популяций на основе радиоуглеродных данных. - Проблемы реконструкции климата и природной среды голоцена и плейстоцена Сибири, вып. 2. - Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2000. - С. 383-410.
57. График изменения уровня Каспия http://archive.unu.edu/unupress/unupbooks/uu18ce/uu18ce0b.gif (14.06.2015)
58. Берг Л. С. Уровень Каспийского моря и условия плавания в Арктике // Известия Всесоюзного географического общества. - Т. 75. - Вып. 4. - 1943. - С. 16-21.
59. Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. - Т. II. Кн. 2. - М.: Изд-во Института географии РАН, 1977. - 270 с.
R e f e r e n c e s
1. Kashkarov E. P., Pomortsev O. A., Lovelius N. V. 7104-letniaia shkala Fergiusona i 2600-letnii ritm // Rhythm Journal - zhurnal RITM. Seattle - Irkutsk. - 2010. - № 6. - S. 1-20.
2. Ferguson S-W. A. 7104-Year Annual Tree-Ring Chronology For Bristlecone Pine, Pinus Aristata, From the White Mountains, California // Science 159, 1968. - P. 839-846.
3. Pomortsev O. A., Kashkarov E. P. Poteplenie klimata v zone Sibirskogo antitsiklona // Rhythm Journal - zhurnal RITM. Seattle - Irkutsk. - 2008. - № 1. - S. 128-150.
4. Maksimov E. V. Problemy oledeneniia Zemli i ritmy v prirode. L.: - LGU, 1972. - 294 s.
5. Grichuk M. P. Ob osnovnykh chertakh razvitiia prirody iuzhnoi chasti Zapadno-sibirskoi nizmennosti i
stratigraficheskom raschlenenii chetvertichnykh otlozhenii // Paleogeografiia chetvertichnogo perioda SSSR. -M.: MGU. - 1961. - S. 44-57.
6. Maksimov E. V. Ritmy na Zemle i v Kosmose. - SPb.: Izdatel'stvo SPb un-ta, 1995. - 324 s.
7. Khotinskii N. A. Golotsen Severnoi Evrazii. - M.: Nauka, 2007. - 200 s.
8. Kotliakov V. M., Gamburtsev A. G. Vremennye riady parametrov, poluchennykh po ledianomu kernu skvazhiny so stantsii Vostok v Antarktide // Materialy gliatsiologicheskikh issledovanii. - M., vyp. 90, 2001.
- S. 149-156.
9. Orlova L. A., Kuz'min Ia. V., Volkova V. S., Zol'nikov I. D. Mamont (Mammuthus primigenius Blum.) i drevnii chelovek v Sibiri: sopriazhennyi analiz arealov populiatsii na osnove radiouglerodnykh dannykh // Problemy rekonstruktsii klimata i prirodnoi sredy golotsena i pleistotsena Sibiri. Vyp. 2. - Novosibirsk: Institut arkheologii i etnografii SO RAN, 2000. - S. 383-410.
10. Problemy rekonstruktsii klimata i prirodnoi sredy golotsena i pleistotsena Sibiri. - Novosibirsk: Institut arkheologii i etnografii SO RAN, vyp. 2. - 2000. - 442 s.
11. Bray, J. Roger. Glaciation and Solar Activity since the Fifth Century BC and the Solar Cycle (A combination of geophysical, biological and glaciological information supports the idea of a 2600 year solar cycle). Nature. - Vol. 1968. - P. 672-674.
12. Chistiakov V. F. Solnechnye tsikly i kolebaniia klimata. - Vladivostok: Dal'nauka, 1997. - 155 s.
13. Alekseev D. SShA: prognoz global'nogo potepleniia na stoletniuiu perspektivu // Akkumuliator Novostei. - 2005. - NEWSinfo.ru
14.Antarktida taet po zagadochnym prichinam. 2006 http://news.gala.net/?cat=14&id=215842 (15.07.2006)
15. The Impacts of Global Climate Change in the Bering Sea Region // An assessment conducted by the International Arctic Science Committee under its Bering Sea impacts study (BESIS), Girdwood, Alaska 18-21 September 1996, University of Alaska, Fairbanks, 1997. - 45 p.
16. Salzer, Matthew W., Malcolm K. Hughes, Andrew G. Bunn, and Kurt F. Kipfmueller. Recent Unprecedented Tree-Ring Growth in Bristlecone Pine at the Highest Elevations and Possible Causes // http:// www.ltrr.arizona.edu/pub/salzer_et_al_2009/ (22.12.2009)
17. Pomortsev O. A., Kashkarov E. P. Osnova dolgosrochnogo prognoza izmeneniia klimata // Materialy mezhdunarodnykh nauchnykh chtenii «Primorskie zori - 2007». Vyp. 1. - Vladivostok: Izd-vo TANEB, 2007.
- S. 58-62.
18. Gavrilova M. K. Izmenenie sovremennogo klimata oblasti «vechnoi merzloty» v Azii // Obzor sostoianiia i tendentsii izmeneniia klimata Iakutii. - Iakutsk: Izd. SO RAN, 2003. - S. 13-18.
19. Klige R. K., Zakharov V. G. Izmeneniia snezhno-ledovogo rezhima Antarktidy // Sovremennye global'nye izmeneniia prirodnoi sredy. T. 1. - M.: Nauchnyi mir. 2006. - S. 577-606.
20. Mikhailova T. R. Global'noe poteplenie. http://www.sced.nnov.ru/Mih.htm21 (15.07.2006)
21. Rubinshtein E. S., Polozova L. G. Sovremennoe izmenenie klimata. - L.: Gidrometeorologicheskoe izdatel'stvo, 1968. - 268 s.
22. Maksimov E. V. Golotsen (ritmicheskii variant sistemy Blitta-Sernandera) // Izvestiia VGO, vyp. 1, t. 18. - 1986. - C. 10-20.
23. Shnitnikov A. V. Izmenchivost' obshchei uvlazhnennosti materikov Severnogo polushariia. - Zap. GO SSSR, novaia seriia. - M.-L., 1957. - T. 16. - 337 s.
24. Maksimov E. V. Ritmichnost' prirodnykh iavlenii i ee smysl // Izvestiia VGO. - 1977. - T. 109, № 5,
- S. 418-427.
25. Pomortsev O. A., Kashkarov E. P. Teoriia ritmov E. V. Maksimova // Geografiia: problemy nauki i obrazovaniia (LXIII Gertsenovskie chteniia). Materialy ezhegodnoi Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii 22-24 aprelia, 2010 g. - SPb., 2010. - S. 8-13.
26. Instrumental temperature record. http://en.wikipedia.org/wiki/instrumental_temperature_record (14.06.2015)
27. Dorofeiuk N. I. Rekonstruktsiia prirodnykh uslovii Vnutrennei Azii v pozdnelednikov'e i golotsene: po materialam diatomovogo i palinologicheskogo analizov ozernykh osadkov Mongolii: Avtoref. dokt. diss...
- M., 2008. - 48 s.
28. D'iakov A. V. Predvidenie pogody na dlitel'nye sroki na energo-klimatologicheskoi osnove. - Temir-Tau - Irkutsk, 1953-2011. - 156 s.
29. Vereshchagin N. K., Baryshnikov G. F. Paleoekologiia pozdnei mamontovoi fauny v Arkticheskoi zone Evrazii. - Biull. MOIP, otd. biol., t. 85, vyp. 2, 1980. - S. 5-19.
30. Villet, Khard. Kharakter sviazi solnechnykh i klimaticheskikh iavlenii. V kn. «Solnechnaia aktivnost' i izmeneniia klimata» (doklady konferentsii, organizovannoi N'iu-Iorkskoi Akademiei Nauk i Amerikanskim meteorologicheskim obshchestvom 24-28 ianvaria 1961 g. // Pod red. R. U. Feirbridzha. - L., 1966. - S. 23-43.
31. Kononova N. K. Issledovanie mnogoletnikh kolebanii tsirkuliatsii atmosfery Severnogo polushariia i ikh primenenie v gliatsiologii // Materialy gliatsiologicheskikh issledovanii, vyp. 95, 2003. - S. 45-65.
32. Mitchel, Dzh. Miurrei ml. Sovremennye vekovye kolebaniia temperatury zemnogo shara / Solnechnaia aktivnost' i izmeneniia klimata (doklady konferentsii, organizovannoi i provedennoi N'iu-Iorkskoi Akademiei Nauk i Amerikanskim meteorologicheskim obshchestvom 24-28 ianvaria 1961 g.) // Pod red. R. U. Feirbridzha. - L., 1966. - S. 87-105.
33. Sekretnye snimki stremitel'no taiushchikh lednikov Zemli. 2007. http://fotoden.info/gallery/302/ (14.06.2015)
34. Kashkarov E. P. Vodnyi fundament lednikovogo perioda (v podderzhku gipotezy G. U. Lindberga) // Rhythm Journal - zhurnal RITM. - № 1, 2008. - S. 81-109.
35. Ananicheva M. D., Kapustin G. A., Koreisha M. M. Izmenenie lednikov khr. Suntar-Khaiata i khr. Cherskogo po dannym Kataloga lednikov SSSR i kosmicheskim snimkam 2001-2003 gg. // Materialy gliatsiologicheskikh issledovanii. Vyp. 101, 2006. - S. 161-168.
36. Kalmykov N. P. Evoliutsiia bioty basseina ozera Baikal v antropogene // Problemy rekonstruktsii klimata i prirodnoi sredy golotsena i pleistotsena Sibiri, vyp. 2. - Novosibirsk: Institut arkheologii i etnografii SO RAN, 2002. - S. 261-268.
37. Kashkarov E. P. Strategiia sokhraneniia bioraznoobraziia Evropy i Azii v usloviiakh global'nogo potepleniia klimata // Itogovyi otchet po prioritetnomu napravleniiu: «Bioraznoobrazie i sokhranenie prirody», programma Rabochei gruppy Grazhdanskogo foruma «Evropeiskii Soiuz - Rossiia», sentiabr'-noiabr', 2013. - 32 s.
38. Grigor'ev M. N. Kriomorfogenez i litodinamika pribrezhno-shel'fovoi zony morei Vostochnoi Sibiri: Avtoref. d. diss. - Iakutsk, 2008. - 40 s.
39. Pomortsev O. A. Vnutrivekovaia izmenchivost' lednikov Severnogo Tian'-Shania po likhenometricheskim dannym // Izv. VGO, t. 118. Vyp. 4, 1986. - S. 403-412.
40. Berg L. S. Ozero Issyk-Kul'. - Zemlevedenie, t. 8, 1904. - 86 s.
41. Bakov E. K., Mel'nikova A. P., Pomortsev O. A. Dinamika nival'no-gliatsial'noi sistemy Issyk-Kul'skoi kotloviny // Moreny - istochnik gliatsiomorfologicheskoi informatsii. - M.: Nauka, 1989. - S. 202-214.
42. Kuz'michenok V. A. Matematiko-kartograficheskoe modelirovanie vozmozhnykh izmenenii vodnykh resursov i oledeneniia Kyrgyzstana pri izmenenii klimata. // Vestnik Kyrgyzsko-Slavianskogo universiteta. - T. 3, № 6. - 2003. - S. 53-64.
43. Romanovsky V. V., Tashbaeva S., Cretaux J., Calmant S., Drolon V. The closed Lake Issyk-Kul as an indicator of global warming in Tien-Shan. Natural Science. - Vol. 5, No. 5. - 2013. - p. 608-623.
44. Khantemirov R. M. Dinamika drevesnoi rastitel'nosti i izmeneniia klimata na severe Zapadnoi Sibiri v golotsene: Avtoref. d. diss., 2009. - 43 s.
45. Khantemirov R. M., Shiiatov S. G., Gorlanova L. A., Surkov A. Iu. Izmeneniia klimata i dinamika drevesnoi rastitel'nosti na Iamale v techenie poslednikh 7200 let // Kriogennye resursy poliarnykh regionov: Materialy mezhdunar. konf., Salekhard, iiun', 2007, Pushchino, 2007. - T. 1. - S. 102-105.
46. Mel'nikova A. P. Istoriia razvitiia rastitel'nosti Severnogo i Tsentral'nogo Tian'-Shania v golotsene (po dannym sporovo-pyl'tsevogo analiza): Avtoref. kand. diss., - M., 1987. - 23 s.
47. Video material, khr. Suntar-Khaiata, 2013 g. http://video.yandex.ru/users/strannic1959/ view/30/?cauthor=strannic1959&cid=8 (11.11.2013)
48. Severskii E. V. Geokriologicheskie opasnosti gor Kazakhstana // Voprosy geografii i geoekologii. -№ 1. - 2012. - S. 45-51.
49. Vaganov E. A., Arbatskaia M. K. Istoriia klimata i chastota pozharov v tsentral'noi chasti
Krasnoiarskogo kraia // Sibirskii ekologicheskii zhurnal. - № 1. - 1996. - S. 9-18.
50. Kashkarov Evgeniy, Peter Baranov, Oleg Pomortsev, and Igor Ishchenko. Global Warming and the Northern Expansion of the Big Cats of Asia // Cat News, No 48, Spring, 2008. - r. 24-27.
51. Geptner V. G., Sludskii A. A. Mlekopitaiushchie Sovetskogo Soiuza. - T. 2. - Ch. 2. - M.: Vysshaia shkola, 1972. - 551 s.
52. Kashkarov Evgeniy. Discoveries in Northern Part of the Snow Leopard Range // Snow Leopard Network Blog, May 18th, 2012 http://www.snowleopardnetwork.org/blog/?p=516 (14.06.2015)
53. Sivolobov R. V. Irkuiem i beringiiskaia snezhnaia koshka // zhurnal RITM. - 2014 (8). - 30-53.
54. Rekord temperatury v Zabaikal'e http://chita.bezformata.ru/listnews/zafiksirovana-rekordno-nizkaya-temperatura/2720275/ (20.04.2013)
55. Baranov P. V. Mlekopitaiushchie Iuzhnogo Zabaikal'ia. - Novokuznetsk: KuzGPA, 2004. - 248 s.
56. Orlova L. A., Kuz'min Ia. V., Volkova V. S., Zol'nikov I. D. Mamont (Mammuthus primigenius Blum.) i drevnii chelovek v Sibiri: sopriazhennyi analiz arealov populiatsii na osnove radiouglerodnykh dannykh. - Problemy rekonstruktsii klimata i prirodnoi sredy golotsena i pleistotsena Sibiri, vyp. 2. -Novosibirsk: Institut arkheologii i etnografii SO RAN, 2000. - S. 383-410.
57. Grafik izmeneniia urovnia Kaspiia http://archive.unu.edu/unupress/unupbooks/uu18ce/uu18ce0b.gif (14.06.2015)
58. Berg L. S. Uroven' Kaspiiskogo moria i usloviia plavaniia v Arktike // Izvestiia Vsesoiuznogo geograficheskogo obshchestva. - T. 75. - Vyp. 4. - 1943. - S. 16-21.
59. Atlas snezhno-ledovykh resursov mira. - T. II. Kn. 2. - M.: Izd-vo Instituta geografii RAN, 1977. - 270 s.
^■Hir^ir
УДК 519.63
С. П. Степанов, И. К. Сирдитов, М. В. Васильева, П. Н. Вабищевич, В. И. Васильев
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО СРЕДСТВА ДЛЯ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ГРУНТОВ В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ
Рассматриваются математическая модель, вычислительный алгоритм и прикладное программное обеспечение для расчета процессов тепломассопереноса в многолетнемерзлых грунтах с учетом их геологического строения. Разрабатываемое программное обеспечение позволяет строить геометрическую модель, генерировать неструктурированные расчетные сетки, задавать необходимые входные параметры, проводить расчет нестационарного распределения тепла в грунтах с учетом фазового перехода с использованием метода конечных элементов и визуализировать полученные результаты.
Ключевые слова: тепломассоперенос, слоистый грунт, многолетнемерзлый грунт, железнодорожное полотно, математическая модель, фазовый переход, задача Стефана, метод конечных элементов, численное моделирование, прикладное программное обеспечение.
