Дендрохронологический анализ природных процессов в криолитозоне (на примере Центральной Якутии)




НазваниеДендрохронологический анализ природных процессов в криолитозоне (на примере Центральной Якутии)
страница4/6
Дата03.02.2016
Размер5.21 Kb.
ТипАвтореферат
1   2   3   4   5   6


Почти все древесно-кольцевые хронологии по лиственнице показывают значимую корреляцию с температурой воздуха в мае (рис.5). Для восточных и центрально-восточных участков характерна отрицательная корреляционная связь с июльской температурой воздуха. Этот район характерен как самый засушливый в Центральной Якутии.




Рис. 5. Корреляционный анализ радиального прироста лиственницы в разных районах Центральной Якутии с температурой воздуха и количеством атмосферных осадков. На гистограммах пунктирной линией указан значимый предел достоверности

(p < 0,05). Районы:

1 – северные,

2 – центральные (левобережье),

3 – центральные (правобережье),

4 – центральные восточные, 5 – южные, 6 – западные,

7 – юго-восточные,

8 – восточные.


Высокие температуры июля, вызывая иссушающий эффект, негативно отражаются на радиальном приросте лиственниц. В этот период для всех групп деревьев наблюдается положительная корреляционная связь с осадками июля. В другие месяцы осадки оказывают не очень существенное влияние на радиальный прирост лиственницы. В Центральной Якутии в июле отмечаются самые высокие температуры воздуха (35-40°С). Установлено, что для участков, расположенных в восточной части Центральной Якутии, характерна положительная связь прироста деревьев с количеством атмосферных осадков, выпадающих в октябре-ноябре предыдущего года. Известно, что осенние осадки, промерзая в деятельном слое, задерживаются в почве и используются растениями в следующий вегетационный сезон.

На некоторых участках в центральных и западных районах Центральной Якутии для сосны характерна положительная корреляция прироста с температурой воздуха апреля (рис.6). Это связано с тем, что высокие весенние температуры воздуха способствуют более раннему сходу снежного покрова и более ранним срокам начала вегетации. Однако в летние месяцы температура воздуха не лимитирует радиальный прирост деревьев, а в июне почти на всех участках показана отрицательная корреляционная связь с радиальным приростом сосны. Излишне высокие температуры воздуха, вызывая иссушающий эффект условий мест произрастания сосны, негативно сказываются на радиальном приросте деревьев. Для участков сосны, произрастающих в Центральной Якутии, важна роль осадков, особенно летних месяцев. Почти на всех исследуемых участках большое значение в приросте сосны имеют осенние осадки предыдущего года. Видимо, накапливаясь в деятельном слое, в виде почвенной влаги используются деревьями в течение вегетационного периода.




Рис. 6. Корреляционный анализ радиального прироста сосны в разных районах Центральной Якутии с температурой воздуха и количеством атмосферных осадков. На гистограммах пунктирной линией указан значимый предел достоверности (p < 0,05). Районы:

1 – северные,

2 – центральные (левобережье),

3 – центральные (правобережье),

4 – южные,

5 – юго-западные,

6 – западные,

7 – юго-восточные,

8 – восточные.


5.2. Сравнительный анализ радиального прироста лиственницы и сосны со среднесуточной температурой воздуха и суммой осадков по пятидневкам в период с апреля по конец сентября.

Анализ влияния микроклиматических условий на радиальный прирост стволов деревьев был проведен с использованием суточных данных температуры воздуха и количества выпадающих осадков м/с Якутск (рис. 7).

У радиального прироста сосны отмечается высокая корреляционная связь с температурой воздуха во второй и третьей декадах апреля, она совпадает с периодом схода снежного покрова. Результаты анализа выявляют порог в 4°С, после чего ширина годичного кольца у лиственниц начинает положительно коррелировать с температурой воздуха в начале второй декады мая. В середине мая, когда температура воздуха достигает 7°С, отмечается значимая корреляция между температурой воздуха и шириной годичного кольца у сосны, а у лиственницы это достигается при температуре воздуха 9°С в начале третьей декады мая. При дальнейшем повышении температуры воздуха наблюдается снижение подобной корреляции у обоих видов деревьев. У сосны уменьшение влияния температуры воздуха на прирост начинается в конце мая при температуре воздуха 12°С, а у лиственницы в начале июня при 13-14°С. Следует отметить, что наиболее значимые корреляции между температурой воздуха и шириной годичных колец у обоих видов деревьев отмечаются в течение двух пятидневок мая.




Рис. 7. Коэффициент корреляции среднемноголетней температуры воздуха по пятидневкам (м/с Якутск) и радиального прироста: а –лиственницы; б – сосны (научный стационар «Спасская Падь»).


Еще большие различия в климатическом отклике двух исследуемых пород деревьев отмечаются при корреляции прироста с осадками по пятидневкам (рис. 8). Для сосны характерно существенное влияние атмосферных осадков, выпадающих с третьей декады мая до конца июля. В начале вегетационного периода на песчаных грунтах, где в основном произрастают сосняки, в верхних горизонтах деятельного слоя наблюдается дефицит почвенной влаги, поэтому большое количество осадков в первой половине вегетационного сезона положительно сказывается на радиальном приросте сосны.

Для лиственницы выпадающие атмосферные осадки оказывают незначительное и даже отрицательное влияние на радиальный прирост деревьев. Лиственницы произрастают в основном на суглинистых почвах, где содержание почвенной влаги достаточно для роста, поэтому некоторый ее переизбыток негативно сказывается в росте деревьев. Только в середине июля отмечается положительная корреляционная связь количества выпадающих атмосферных осадков с радиальным приростом лиственниц.

Таким образом, главным лимитирующим фактором роста древесных пород в Центральной Якутии являются колебания температуры воздуха и количество атмосферных осадков, выпадающих в период их активного роста. Сочетание многолетних относительно высоких средних температур мая и июня с наибольшим количеством атмосферных осадков в июне и июле оказывает положительное влияние на радиальный прирост деревьев в Центральной Якутии.




Рис. 8. Коэффициент корреляции количества выпадающих атмосферныхосадков по пятидневкам (м/с Якутск) и радиального прироста: а – лиственницы; б – сосны (научный стационар «Спасская Падь»).


5.3. Изменение начала вегетационного периода лиственницы и сосны Центральной Якутии в течение последних 120 лет.

По данным оценочного доклада об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации указано, что в конце XX в. изменились сроки фенологических событий у растений (Изменение климата…, 2008). Там же отмечено, что сдвиг сроков вегетации идет не повсеместно, т.к. растения реагируют не на изменение среднегодовых значений гидрометеорологических величин, а на изменение характеристик годового хода их суточных значений. Ввиду этого нами был проведен сравнительный анализ хода суточных температур воздуха и количества выпадающих атмосферных осадков с ростом древесных пород Центральной Якутии.

Систематические работы по фенологии основных древесных пород в районе исследований не проводились. Имеются лишь отрывочные данные, в основном охватывающие цветение и плодоношение деревьев (Белык, 1964; Поздняков, 1975; Карпель, Медведева, 1977; Щербаков и др., 1977; Медведева, 1987; Исаев, 1993; Леса среднетаежной подзоны Якутии, 1994). Систематизировать эти сведения, тем более сравнивать их между собой, не представляется возможным, поскольку исследования проводились в разное время и на абсолютно разных участках. В связи с этим весьма перспективной является возможность реконструкции сезонного развития древесных пород, в аспекте влияния климатических факторов, дендрохронологическими методами.

На рис. 9 показано изменение средней годовой температуры воздуха и количества выпадающих атмосферных осадков по м/с Якутск за период с 1890 по 2008 г. Весь ряд инструментальных данных был разделен на три периода: 1890-1930 гг. (-10,6°С), 1930-1970 гг. (-10,4°С) и с 1970-х гг. по настоящее время (-8,9°С). Сравнительный анализ количества выпадающих атмосферных осадков между этими периодами показал повышение их количества в последние десятилетия. В конце XIX и начале XX в. в первой половине лета в среднем выпадало меньше осадков, чем за то же время во второй половине XX в.



Рис. 9. Ход средней годовой температуры воздуха (а) и выпадения осадков (б) по м/с Якутск за период 1890-2008 гг.


Очевидно, что такие изменения должны были сильно сказаться на радиальном приросте деревьев, произрастающих в Центральной Якутии. Однако анализ радиального прироста показал, что значимого увеличения ширины колец не наблюдается. Это можно объяснить тем, что в районе исследований повышение средних годовых температур воздуха в последние десятилетия происходило за счет смягчения суровости зимних сезонов, в то время как в летние периоды не отмечается повышение температуры воздуха (Скачков, 2009; Павлов, Малкова, 2005).

Средний суточный ход температуры воздуха во всех трех периодах имеет схожий тренд, особенно во второй половине лета. Наибольшие расхождения между тремя периодами выявлены в сроках перехода температуры воздуха через 0°С. В начале XX в. он происходил в середине первой декады мая, а за последние десятилетия сдвинулся на еще более раннее время – начало третьей декады апреля.

Сумма положительных температур воздуха в трех выделенных временных периодах в мае, т.е. в начале вегетационного периода, значительно повысилась (с 196,8 до 246,4°). Однако анализ древесно-кольцевых хронологий лиственницы и сосны в Центральной Якутии не выявил значимого положительного тренда в радиальном приросте деревьев. Изменение суммы положительных температур воздуха по конец августа подтверждает данное положение – этот показатель был довольно постоянным – от 1748,6 до 1779,5°.

Был проведен анализ отклика радиального прироста лиственницы и сосны ход среднесуточных температур воздуха по пятидневкам (рис. 10 и 11) за три временных периода. Функция отклика радиального прироста лиственницы и сосны с температурами воздуха и количеством выпадающих атмосферных осадков в Центральной Якутии позволила выявить некоторые закономерности влияния климата на рост деревьев в различных районах Центральной Якутии.

Сроки вегетации и основные причины, вызывающие прирост у двух пород, резко отличаются. У лиственницы начало вегетационного периода связано с температурами воздуха в мае, а у сосны – в апреле. В более поздние сроки средняя месячная температура воздуха отрицательно влияет на радиальный прирост сосны на некоторых участках ее произрастания. На радиальный прирост лиственницы положительно влияют только атмосферные осадки, выпадающие в июле, в то время как на прирост сосны – осадки июня-июля, иногда августа. В отдельные временные отрезки более чем векового периода изменения хода суточных температур воздуха и количества атмосферных осадков по-разному сказывались на радиальном приросте деревьев. В начале прошлого столетия влияние температуры воздуха и количества выпадающих осадков в сравнении с современными значениями было ниже.

В настоящее время наблюдается сдвиг на более ранние сроки, в среднем на одну декаду, дат перехода суточных значений температуры от отрицательных к положительным, а также дат начала радиального прироста лиственницы и сосны, о чем свидетельствует положительная значимая связь этих параметров. Если для лиственницы было характерно положительное влияние температур воздуха в третьей декаде мая, то в последние годы произошел сдвиг к первым декадам мая. Для сосны этот сдвиг произошел с середины мая на конец апреля. За последнее время усилилось влияние осадков на рост сосны. Для лиственницы количество осадков в течение вегетационного периода оказалось не столь значимо. Это еще раз показывает на различие условий мест произрастания этих древесных пород.




Рис. 10. Отклик радиального прироста лиственницы (I) и сосны (II) , произрастающих на стационаре «Спасская Падь» в Центральной Якутии на изменения температуры воздуха по пятидневкам с начала апреля по конец сентября:

а – 1890-1930 гг.,

б – 1930-1970 гг.,

в – 1970-2008 гг.





Рис. 11. Отклик радиального прироста лиственницы (I) и сосны (II) , произрастающих на стационаре «Спасская Падь» в Центральной Якутии на изменения количества выпадающих осадков по пятидневкам с начала апреля по конец сентября:

а – 1890-1930 гг.,

б – 1930-1970 гг.,

в – 1970-2008 гг.


5.4. Влияние снежного покрова на радиальный прирост деревьев Центральной Якутии.

Анализ влияния снежного покрова на рост лиственницы и сосны в Центральной Якутии позволил выявить тесную связь радиального прироста деревьев со временем и высотой снежного покрова в период его формирования. Известно, что эти предзимние характеристики снежного покрова являются одними из основных факторов, определяющих интенсивность и скорость промерзания почвы. Кроме предзимних характеристик снежного покрова на развитие лесной растительности Центральной Якутии большое влияние оказывают максимальная высота и время схода снежного покрова.

В настоящее время широко изучена динамика колебаний снежного покрова. Установлены зависимости максимальной высоты снежного покрова, плотности, испарения, состава и других характеристик для различных районов России и Якутии в частности (Шашко, 1961; Поздняков, 1963; Саввинов, 1965; Гаврилова, 1973). Изучение снежного покрова в лесах Центральной Якутии проводилось многими исследователями (Поздняков, 1963, 1986; Уткин, 1965; Гаврилова, 1973). Снежный покров представляет собой промежуточную среду, уменьшающую тепломассообмен между почвой и приземным слоем атмосферы в холодное время года, препятствуя интенсивному понижению температуры почвы. С одной стороны является источником пополнения запасов почвенной влаги, с другой - теплоизолирующим фактором, предохраняющим поверхность и верхние слои почвы от чрезмерного переохлаждения. С появлением дендрохронологических методов исследований появилась возможность изучения влияния снежного покрова на рост и развитие лесов в области распространения многолетнемерзлых пород с другого ракурса. При исследовании годичных колец деревьев была выявлена большая роль времени схода снежного покрова в радиальном приросте деревьев в субарктических районах Сибири (Vaganov et al., 1999, Kirdyanov et al., 2003).

Проведенные исследования свидетельствуют о существенном влиянии снежного покрова на радиальный прирост лиственницы и сосны. Для обеих древесных пород одинаково большое значение имеет высота снежного покрова в зимние месяцы (рис.12). Во время становления и схода снежного покрова его значение для роста деревьев имеет свои особенности в зависимости от породы деревьев и характера их местопроизрастания.




Рис.12. Корреляция радиального прироста деревьев с высотой снежного покрова м/с Якутск (I) и Чурапча (II): a - лиственница Лено-Вилюйского междуречья;

б - сосна Лено-Вилюйского междуречья; в – лиственница Лено-Амгинского междуречья; г – сосна Лено-Амгинского междуречья. Линией отмечен доверительный интервал при p<0,05.


На левобережных участках р. Лены (Лено-Вилюйское междуречье) на радиальный прирост лиственниц большое влияние оказывает высота снежного покрова в октябре, а в ноябре его влияние почти исчезает. Это связано с тем, что раннее становление снежного покрова на суглинистых почвах лиственничных лесов Лено-Вилюйского междуречья препятствует сильному выхолаживанию почвогрунтов и обеспечивает более равномерное распределение почвенной влаги в период промерзания грунтов. На супесчаных грунтах сосновых лесов того же междуречья высота снежного покрова в октябре и начале ноября не оказывает существенного влияния на радиальный прирост деревьев. Только к концу ноября высота снежного покрова начинает значимо коррелировать с ростом сосны. Очевидно, в начале наступления сильных морозов более мощный снежный покров начинает выполнять теплоизолирующую роль, препятствуя выхолаживанию грунта.

На Лено-Амгинском междуречье высокий снежный покров в октябре недостаточно благоприятен для радиального прироста деревьев, а для лиственницы даже оказывает отрицательное влияние. В этой части Центральной Якутии, где широко распространены аласные котловины, быстрое промерзание грунтов имеет большое значение для сохранения осеннего влагозапаса грунтов в лесных насаждениях. При медленном промерзании грунтов внутригрунтовый сток почвенной влаги и надмерзлотных вод в водосборные котловины усиливается, что негативно сказывается на росте растений в последующий вегетационный сезон. Для роста сосны высота снежного покрова в октябре не имеет существенного значения, т.к. сосна растет преимущественно на песчаных грунтах. Во влажные годы более ранний и высокий снежный покров препятствует более быстрому промерзанию грунтов в начале зимнего периода и способствует стоку почвенной влаги в нижние слои. В свою очередь, сухие и малоснежные зимы способствуют быстрому промерзанию почвы, но в эти периоды почва сильно иссушена и такого же эффекта, как под лиственничниками, когда идет консервация влаги в верхних слоях, не наблюдается.


Рис. 13. Сопоставление высоты снежного покрова (А), температуры грунтов на глубине 3,2 м (Б, 1) и ширины годичных колец (Б, 2 и В)


В весенний период на всех участках отмечается высокая корреляционная связь радиального прироста деревьев с высотой снежного покрова в марте и в первой декаде апреля. В Центральной Якутии в марте высота снежного покрова максимальна. В дальнейшем корреляционная связь радиального прироста деревьев с высотой снежного покрова снижается и к третьей декаде апреля в некоторых случаях достигает отрицательных значений. Подобное обстоятельство можно объяснить тем, что если в зимние месяцы, включая март, снежный покров действует как защитный слой, препятствующий выхолаживанию грунтов, то уже в апреле он начинает противодействовать процессу повышения температуры грунтов.

На рис. 13 показано сопоставление радиального прироста лиственницы с высотой снежного покрова и температурой грунтов. При небольшой высоте снежного покрова с 2001 по 2003 г. наблюдается понижение температуры грунтов и образование узких годичных колец лиственницы. В дальнейшем при увеличении высоты снежного покрова растет ширина радиального прироста деревьев.

Таким образом, снежный покров, определяя различное гидротермическое состояние почвогрунтов в зимнее время, приводит к разному росту лиственниц и сосны на Лено-Вилюйском и Лено-Амгинском междуречьях. Полученные результаты исследований показали, что при помощи древесно-кольцевых хронологий можно выяснить и объяснить некоторые механизмы воздействия динамики снежного покрова на развитие лесной растительности, произрастающей в пределах распространения многолетнемерзлых пород.


1   2   3   4   5   6

Похожие:

Дендрохронологический анализ природных процессов в криолитозоне (на примере Центральной Якутии) iconНаучное обоснование и развитие технико-технологических решений по предупреждению внезапных выбросов газа при бурении направленных скважин в криолитозоне
Анализ исследований межфазовых переходов газогидратов и конденсатов в криолитозоне и обоснование природы внезапных выбросов газа...
Дендрохронологический анализ природных процессов в криолитозоне (на примере Центральной Якутии) iconФормирование Скоплений природного газа и газовых гидратов в криолитозоне
Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий...
Дендрохронологический анализ природных процессов в криолитозоне (на примере Центральной Якутии) icon"Комплексное использование природных ресурсов"
Комплексное использование природных ресурсов на примере нефтяной отрасли (нефть, газ)
Дендрохронологический анализ природных процессов в криолитозоне (на примере Центральной Якутии) iconМеханико-математический факультет
Конвективные движения являются неотъемлемыми элементами многих природных процессов, наблюдаемых в атмосфере и океанах Земли, а также...
Дендрохронологический анализ природных процессов в криолитозоне (на примере Центральной Якутии) iconЕстественная и антропогенная динамика лиственничных лесов криолитозоны (на примере якутии)
Защита состоится 25 ноября 2011 г в 10 часов на заседании диссертационного совета д 212. 306. 03 при Северо-Восточном федеральном...
Дендрохронологический анализ природных процессов в криолитозоне (на примере Центральной Якутии) iconОтветьте письменно на следующие вопросы: Что представляют собой процессы верхнего уровня? Каким образом они детализируются?
Цель занятия – изучение процессов эталонной модели организации (на примере универсальной схемы классификации процессов Международной...
Дендрохронологический анализ природных процессов в криолитозоне (на примере Центральной Якутии) iconСтратегический план на 2007-2009 г г. Сеть снижения вреда Центральной и Восточной Европы и Центральной Азии (ceehrn)
Руководящим комитетом ceehrn сеть снижения вреда Центральной и Восточной Европы и Средней Центральной Азии (ссвцвеceehrn)
Дендрохронологический анализ природных процессов в криолитозоне (на примере Центральной Якутии) iconПравительство Республики Саха (Якутия) инвестиционный каталог республики саха (якутия) Якутск 2012
«…Республика Саха (Якутия) – это самый крупный в России субъект Федерации и одна из ее богатейших «природных кладовых». Излишне говорить,...
Дендрохронологический анализ природных процессов в криолитозоне (на примере Центральной Якутии) iconЧунхуэй взаимодействие и диалог культур центральной азии (на примере национального изобразительного искусства)
...
Дендрохронологический анализ природных процессов в криолитозоне (на примере Центральной Якутии) iconПостановление Администрации Ростовской области от 19. 10. 06 №418
Фз «Об особо охраняемых природных территориях», Областным законом от 28. 12. 2005 №434-зс «Об особо охраняемых природных территориях...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница