Регіональні зміни клімату та природного середовища Центральної Азії

Алтайський державний університет, м. Барнаул, Росія

Докладний огляд російських та зарубіжних робіт, наведений у статті К.Я. Кондратьєва по підсумками Всесвітньої конференції з питань зміни клімату восени 2003 р. в Москві підтверджує безпрецедентно зросла за останні кілька десятиліть увагу до проблем клімату, як і зазначений обсяг запланованих у США витрат на розробки в області кліматичної проблематики в 2004 р. - 4,5 млрд. доларів (Кондратьєв, 2004). Нам залишається тільки ще раз підкреслити вагомість такого докази не тільки суто науковою, але ще більше -- практичної значимості досліджень в області глобальної (і регіональної) кліматології. Не торкаючись проблеми виявлення антропогенної складової глобального потепління і причин змін, що відбуваються, хотілося б звернути увагу і на інші проблеми.

Фахівці, кліматичними що займаються дослідженнями, відчувають гостру необхідність в об'єктивної інформації про відбуваються, що спостерігалися і потенційних зміни клімату, особливості їх впливу і можливої реакції. Відповідно, можна виділити такі найважливіші завдання:

виявлення особливостей поточних (сучасних) змін, особливо на рівні регіонів, в метою розробки потенційних варіантів на найближчі 10-25 років;

визначення специфіки впливу таких змін на інші компоненти природного середовища (водні ресурси, стан багаторічної мерзлоти, площі гірського заледеніння і пр.), природні комплекси різного рангу (екосистеми, агро-та біоценози і т.д.).

Рішення даних завдань, на наш погляд, абсолютно необхідно для здійснення робіт по одному з трьох напрямків, на яких повинні бути сконцентровані зусилля в найближчі роки відповідно до заяви Міжнародної групи G-8 від 2 липня 2003 р. (Кондратьєв, 2004), а саме - щодо забезпечення сталого сільськогосподарського виробництва і збереження біорізноманіття. Найважливішим керуючим фактором впливу на сукупність матеріальних і енергетичних ресурсів, необхідних для існування будь-якої екосистеми, є кліматичний фактор. Компоненти складних многоуровенних біогеоценозів володіють різним швидкістю реакції у відповідь на кліматичні зміни, що може призводити до порушення їх розвитку і збільшувати нестійкість. У такому випадку будь-яке додаткове, непродумане антропогенний вплив здатна послужити "спусковим гачком" для порушення усталених взаємозв'язків, деградації і серйозних екологічних наслідків. Тому так важлива задача оцінки впливу спостережуваних кліматичних змін на компоненти природних систем, функціонування галузей сільського господарства (вразливість, адаптаційні можливості і стійкість).

Ступінь впливу погодних умов будь-якого року не тільки на природні складові, але й на функціонування багатьох галузей господарства кожного регіону зумовлює важливість подібних досліджень у всіх районах Росії. Чи не торкаючись прибережних густо заселених територій, де погодні аномалії виявляються досить жорстко, хотілося б підкреслити специфіку внутріконтинентальних територій. Визначаючись з районом досліджень, слід приєднатися до А.І. Воєйкова, який писав у 1909-10 рр..: "Пора здати в архів вираз "Середня Азія" по відношенню до нашого Туркестану, а дійсно середню частину Азії для уникнення непорозумінь назвати "центральній". У цю область повинні увійти країни від Алтаю і Саяна на півночі до Гімалаїв на півдні, від західного Паміру й Тянь-Шаню на заході до власне Китаю на сході "(Воейков, 1958. С. 283). У межах даної території, що включає, крім Росії, ділянки Казахстану, Монголії, Китаю, планується створення транскордонної біосферний території "Алтай".

Знижений рівень зволоження і крайня залежність усіх природних компонентів від кількості атмосферних опадів посилюється істотною мінливістю кліматичних параметрів від року до року, зумовленої такою особливістю клімату як континентальність. Збільшена амплітуда річних і добових температур, нерівномірний розподіл опадів протягом річного циклу, коли основна їх сума припадає на теплу пору (весняний сезон у пустельних областях, другий половину теплого періоду в степових і лісостепових) обумовлюють ритми розвитку не тільки природних процесів, але й господарської діяльності населення, пов'язаного з сільськогосподарським виробництвом. Особливою залежністю від стану природного середовища, природних ресурсів внаслідок переважання традиційних природоексплуатуючих форм економіки при обмеженості транспортного зв'язку, відсталості загального рівня розвитку промисловості, характеризуються гірські райони території. З урахуванням що відбуваються в останні десятиліття політичних та економічних перетворень, слід відзначити тенденцію повернення сільського населення до споконвічних форм діяльності -- тваринництву. Збільшення поголів'я худоби в Казахстані, Монголії, Республіці Алтай на тлі спостерігалося зростання посушливості території сприяли деградації земель аж до розвитку процесів опустелювання. На даний обставину звертали увагу під час проведення Міжнародної конференції з проблем опустелювання під егідою Російської академії сільськогосподарських наук, Проблемного Ради з боротьби з опустелюванням РАСГН, Уряду Республіки Алтай в серпні 2004 р. у м. Горно-Алтайську, розширеного наукового симпозіуму НАТО "Екологічна безпека та сталий землекористування гірських і степових територій Монголії та Алтаю "у жовтні 2004 р. в м. Барнаулі та інших. Особливе питання пов'язаний зі збереженням біорізноманіття даних територій. Ізольованість сприяла збереженню багатьох видів, що знаходяться на межі зникнення в прилеглих районах. Проблема співвідношення площ, зайнятих особливо охороняються територіями (ООПТ), на яких практично виключається або значно обмежується господарська діяльність, у тому числі й прогресивно розвивається рекреаційне землекористування, із завданнями підвищення рівня життя, викорінення бідності, сталого економічного розвитку, вимагає ретельного дослідження та продуманого рішення. І в даній області позначається вплив відбуваються кліматичних змін: природна міграційна активність тварин, зумовлена погіршенням кормової бази при збільшення снежності, контрастності зимової погоди, коли різкі похолодання слідом за відлигами визначають формування кірки насту на поверхні снігу, що обмежує можливість добування підніжного корми копитним; деякі види птахів, що залишаються на зимівлю на незамерзаючих озерах, наражаються на небезпеку браконьєрства і т.д. Швидке розширення ареалів зростання багатьох видів дерев дуже наочно відображає тенденцію зміни меж висотних поясів. Питання про темпи і тенденції такого процесу вимагає також особливого розгляду увазі можливості погіршення екологічної обстановки місцепроживання досить вразливою флори і фауни високогір'я. Все зростаючий прес рекреаційного освоєння дивовижних по красі і "незайманості" передгірських та гірських районів Алтаю вже демонструє не тільки ступінь негативних наслідків та швидкість їх прояви, але також і основну проблему рекреаційного природокористування. Якщо основний упор у розвитку економіки робити на розвиток економічно ефективного та екологічно безпечного землекористування, в якому співвідношенні розвивати такі найважливіші складові економіки як сільськогосподарське виробництво та рекреаційну діяльність.

Практично всі перераховані проблеми так чи інакше пов'язані з проблемою кліматичних змін. Згідно з оцінками вчених, середньорічна температура повітря приземному Північної півкулі в ХХ ст. підвищилася приблизно на 0,6 ° С. За даними Hadley Center, глобальне потепління досягла першого максимуму в кінці 30-х - на початку 40-х років ХХ століття, потім, до середини 60-х років спостерігалося деяке зниження глобальної приземної температури повітря, змінилося подальшим підвищенням. Потепління на території континентів щодо 60-х років XIX ст. оцінюється в 1,6 ° С (Глобальні зміни природного середовища, 2000). У Третьому Національному Повідомленні Російської Федерації, підготовленому Міжвідомчої комісією з проблем зміни клімату, зазначено, що на території Росії потепління за століття (1901-2000 рр..) склало близько 1 ° С, при збільшенні швидкості за останні 50 років. Підвищення температури більше помітно взимку і навесні, майже не спостерігаючи восени, з максимумом інтенсивності на схід від Уралу (Третє національне повідомлення РФ, 2002). Столітній тренд у коливаннях середніх місячних сум опадів виражений слабо, засвідчуючи про незначний зростання протягом 100 років і визначеному зменшення опадів в останньому 50-річчі. Зростання опадів холодного періоду відбувався лише в Західному Сибіру, при зменшенні опадів теплого періоду. Збільшення річних опадів переважає повсюдно в Західного Сибіру, за винятком Алтаю. У цілому, для Росії зміна кліматичних умов може характеризуватися як "потепління, супроводжується посиленням посушливості "[4, с. 18]. Найбільш вірогідно зміни клімату можуть бути оцінені за даними інструментальних спостережень на мережі гідрометеорологічних станцій. Особливий інтерес представляють дліннорядние станції, до яких належить одна з найстаріших в Азії - МСТ. Барнаул. Дослідження підтвердили, що метеостанція може вважатися реперною для території внутріконтинентальних районів, особливо Центральної Азії. Коефіцієнти кореляції річної температури повітря з метеостанціями Алтайського краю складають 0,86-0,98, річних сум опадів - 0,67-0,72 [5]. Кореляція річних температур з Минусинская - 0,68, з Урумчі і Алтай, Сіньцзян (Китай) -- 0,57 і 0,88 (Чистяков, Селіверстов, 1999).

При лінійної апроксимації (рис. 1) тренд річної температури повітря МСТ. Барнаул за 166 років відображає збільшення на 2,8 ° С, або на 1,8 ° С за 100 років. Помітно збільшення темпів приросту температури: від 0,0147 ° С/рік в період 1838-1958 рр.. до 0,0336 ° С/рік за останні 44 роки. Потепління проявляється здебільшого взимку та навесні: середня температура теплого періоду (IV-X) збільшилася на 2,3 ° С за 166 років, або 1,4 ° С за 100 років; холодного (XI-III) - на 3,4 ° С або 2,2 ° С відповідно. Особливо помітні зміни для січня (на 4,8 ° С), березень (4,4 ° С) і квітні (4,5 ° С). Для липня, серпня та вересня підвищення виявилося мінімальним - 1,6 ° С, 1,9 ° С і 1,5 ° С відповідно (Харламова, 2000).

Рис. 1. Річна температура повітря, МСТ. Барнаул, 1838-2004 рр.. Ряд 1 - щорічні значення, ряд 2 - лінійний тренд, ряд 3 - 11-річні ковзні середні

З 1970 по 2003 рр.. суми активних температур (сум-t> 10 ° C) зросли на 260 ° С, що відповідає підвищення річної температури приблизно на 0,8 ° С. До кінця 2025 р. середньорічна температура повітря для МСТ. Барнаул може підвищитися на 1 ° С, і це рівносильно збільшенню суми активних температур сум-t> 10 ° С на 300 ° С.

В зв'язку зі збільшенням повторюваності екстремальних явищ важливо простежити зміна абсолютних величин температури. Лінійний тренд абсолютних максимумів температури з 1928 по 2003 рр.. (76 років) характеризується збільшенням на 0,8 ° С. Для абсолютних мінімумів зміни більш помітні і складають 3,4 ° С, основною зростання відзначався до 1965 р., а приблизно з 1989 р. знак тренда змінився.

Найбільш сухий період в розподілі опадів (рис. 2) відзначався в 1850-1873 рр.. Після вікового максимуму в 1907-1912 рр.. спостерігалася спадна гілку, на тлі якої виділяються посушливі періоди 1923-1936 рр.., 1947-1957 рр.. і 1969-1984 рр.., що чергуються з періодами підвищеного зволоження. Природна ритмічність розподілу кількості опадів зумовила погіршення умов розвитку рослинності з 1951 по 1955 рр.. (за винятком 1954 р.), коли спостерігалася катастрофічна або значна посушливість теплого періоду. Тому розорювання цілинних земель на Алтаї проходила при вкрай несприятливих кліматичних умовах. Це могло послужити поштовхом до початку розвитку процесів опустелювання, про що свідчить різке зростання кількості пилових бур у подальшому. Перехід на грунтозахисну систему землеробства в 1969-1972 рр.. помітно послабив розвиток цих процесів. Однак збільшення природного посушливості території знову визначає зростання кількості пилових бур. З 1977-1978 рр.. почалася висхідна гілка нового вікового циклу, на тлі якої виділений вологий період 1986-2002 рр.. В даний час розвивається внутрівековой цикл зниженого зволоження, зменшується і снежность зим. Подібний мінімум зволоженості в 1970-х роках і сучасне різке зростання річних сум опадів отримано також за даними МСТ. Улангом в Убсунурской улоговині (Чистяков, 1998). Знижений рівень зволоження може зберегтися ще кілька років, що підтверджує значуща кореляція кількості опадів і рівня сонячної активності: у роки мінімуму, найближчий з яких очікується в 2006 р., ймовірність посух збільшена.

Рис. 2. Відхилення річних сум опадів від середньої за 1838-2003 рр..

Таким чином, регіональні особливості динаміки клімату Центральної Азії, в тому числі Алтаї-Саянське гірської країни, характеризуються більш інтенсивним, ніж у цілому для Росії, збільшенням річної температури повітря, переважно за рахунок зниження суворості зими. Виявлено циклічність змін не тільки термічного режиму, але і зволоженості території. Дані особливості можуть сприяти значному розвитку процесів опустелювання в регіоні і зміни співвідношення площ, зайнятих тим або іншим типом рослинності, ландшафтів, оскільки темпи зростання температури випереджають темпи збільшення кількості опадів. Вже зараз більш ранній схід сніжного покриву зменшує альбедо підстилаючої поверхні, змінюючи її тепловий баланс, відповідно зменшується кількість тепла, що витрачається на танення снігу. Підвищені швидкості вітру при значній посушливості березня-квітня сприяють швидкому скорочення вологозапасів грунту. Необхідно проводити посів сільськогосподарських культур в більш ранні й стислі терміни, однак зберігається висока ймовірність пізніх весняних і ранніх осінніх заморозків. Яскравий приклад - небачений снігопад 26-27 вересня 2004 р., коли висота сніжного покриву в Барнаулі сягала 21 см при температурі -5 ° С.

Попередній аналіз співвідношення площ з певними термічними ресурсами в даний час і при збільшенні середньорічної температури повітря на 1 ° С показує: якщо зараз для більшої частини території Алтайського краю характерні термічні умови теплі (2000-2200 ° С - 40%), дуже теплі (2200-2400 ° С - 26%) і помірно-теплі (1800-2000 ° С - 22%), то через чверть століття, можливо, - жаркі (> 2400 ° С - 49%), дуже теплі (31%) і теплі (13%). Можливо заміщення лісостепової зони в межах Алтайського краю посушливій степовий, яка, в свою чергу, зміниться сухостеповій. На місці сухих степів можуть з'явитися пустельні степи.

58% території Республіки Алтай в даний час характеризуються сум-t> 10 ° С <1000 ° С (холодний пояс), 28% - 1000-1600 ° С (помірно-прохолодний), через 25 років можливе зменшення першої категорії земель на 14% та збільшення площі другий на 8%. На 6% можуть скоротитися площі територій, де немає сталого переходу температури через +10 ° С, з появою нових категорій - 8% помірно-теплих (1800-2000 ° С) і 3% теплих (2000-2200 ° С) (Харламова, Михайлова, 2004). Можливий приріст кількості атмосферних опадів, ймовірно, виявиться недостатнім для збереження нормальних умов зволоження при високому рівні теплозабезпечення, особливо після максимуму 2028-2030 рр.., коли почнеться спадна гілку вікового циклу. Не торкаючись проблеми деградації багаторічної мерзлоти, коротко відзначимо, що основні зміни можуть торкнутися аридних територій, де збільшення посушливості проходить на тлі зростаючої антропогенного впливу (перевипасання худоби).

Можливо подальше скорочення площі гірського заледеніння. Моделі парної і множинної регресій величини отступанія мови льодовика Геблера (Катунський хребет) з такими найбільш значимими і інформативними чинниками як середня річна температура повітря і річна сума опадівів (мал. 3), дозволили визначити швидкість реакції льодовика на зміни температури - 6 років, опадів - від 20 до 23 років і від 82 до 88 років. Як реакція на винятково теплий 2002 г, найближчим значне скорочення мови можливо в 2008 р. Подібні моделі створені і для інших льодовиків.

Рис. 3. Множинна регресія величини отступанія мови льодовика Геблера (Катунський хребет) з річною кількістю опадів і середньої річної температурою повітря. Ряд 1 - 11-річні ковзні середні річної кількості опадів, ряд 2 -- величина отступанія мови льодовика; ряд 3 - 11-річні ковзні температури літа

Визначено регресія рівня витрат води в р. Об за 1922-2003 рр.. (створ Барнаул). Проблема скорочення обсягів водних ресурсів Алтаю очікується досить гострою.

Список літератури

Кондратьєв К.Я. Пріоритети глобальної кліматології (до підсумків Всесвітньої конференції з зміні клімату. Москва, 29 вересня-3 жовтня 2003 р.)/Изв. РГО, вип. 2, 2004. С. 1-25.

А.І. Воейков. Періодичні чи коливання клімату та повсюдні вони на землі? Хат. твори: У 3 т./Под ред. А. Григор 'єва - М.: Изд-во АН СССР, 1952. Т. 3. -- С. 281-306.

Глобальні зміни природного середовища (клімат і водний режим). - М.: Науковий світ, 2000. -- 304 с.

Третє Національне Повідомлення Російської Федерації, представлене у відповідності зі статей 4 та 12 Рамкової конвенції Організації Об'єднаних Націй про зміну клімату. Міжвідомча комісія Російської Федерації з проблем зміни клімату. - М., 2002. - 158 с.

Баришнікова О.Н., Харламова Н.Ф. Передумови зміни ландшафтної структури території Алтайського краю// Известия АМУ, № 3 (25), 2002. - С. 69-75.

Чистяков К.В., Селіверстов Ю.П. Регіональна екологія малозмінених ландшафтів: Північно-Захід Внутрішньої Азії. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1999 .- 264с.

Харламова Н.Ф. Динаміка і структура температурного режиму МСТ. Барнаул/Клімат, моніторинг навколишнього середовища, гідрометеорологічні прогнозування та обслуговування. Тези доповідей Всеросійської наукової конференції. - Казань: "Уніпресс", 2000. - С. 77-80.

Чистяков К.В. Арідні геосистеми Убсунурской улоговини та їх длітельновременная динаміка // Вісник СПбГУ, Сер. 7, вип. 3 (№ 21), 1998. - С. 45-52.

Харламова Н.Ф., Михайлова Л. А. Можливі зміни екосистем Алтаю в зв'язку з регіональними змінами клімату/Матеріали Междун. Казахстансько-Російської науково-практич. конф. "Проблеми транскордонного забруднення територій". Усть-Каменогорськ, 5-6 жовтня. 2004 р. - Усть-Каменогорськ. Частина 2, 2004. С. 197-201.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.geo.asu.ru/