Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 2021
Ключевые слова: засуха, цифровая микроанатомия, ширина ранней и поздней древесины, оптическая плотность, стабильные изотопы, аномалии структуры годичного кольца, степь, лесостепь, индексы засушливости и увлажнения, осадки, экстремальные климатические события, климатические реконструкции, сибирь
Аннотация: В течение 2021 г. по проекту, поддержанному Российским Научным Фондом (грант N 19-14-00028), был выполнен полный объем работ. ?В ходе выполнения исследований по проекту были завершены работы по измерению параметров ширины (ранней, поздней древесины) и оптической плотности древесины годичного кольца. По Республике Хакасия построена Показать полностьюсеть из 13 древесно-кольцевым хронологиям (4 по сосне обыкновенной и 9 по лиственнице сибирской). Для продления построенных ранее хронологий в Забайкалье было измерено и датировано четыре архитектурных памятника. Протяженность полученных по историческим постройкам ДКХ составила от 160 (ni_lx) до 318 (sk) лет. В результате, полученные по историческим постройкам древесно-кольцевые хронологии позволили существенно наполнить и продлить ДКХ по произрастающим деревьям, например, для степной части Республики Бурятия – более чем на 100 лет.?Выполнена реконструкция динамики площадей очагов массового размножения вредителей в Республике Тыва за период 1950–2018 гг. для сибирского шелкопряда Dendrolimus sibiricus и непарного шелкопряда Lymantria dispar (L.). Установлено, что вспышки сибирского шелкопряда происходили в 1954–1966, 1969–1975, 1979–1985, 1997–2000, 2009–2011 гг. Вспышки массового размножения непарного шелкопряда пришлись на 1950 г. (приводится дата ее окончания, дата ее начала неизвестна), 1969–1983 гг. (15 лет), 1993–2004 гг. (12 лет) и с 2018 г. по настоящее время.?Для лесостепной и степной зоны Забайкалья была выполнена работа по оценке отклика разных параметров (ширина, ширина ранней, ширина поздней, оптическая плотность) годичного кольца в лесостепной (участок Nov, хронология с 1766 230 по 2019 гг.) и степной (участок Tz, хронология с 1799 г. по 2017 г.) зонах, построенных по сосне обыкновенной (Pinus sylvestris L.). Расчет климатического отклика между ДКХ и инструментальными данными метеостанций показал, что на параметры годичных колец влияние оказывают как температуры воздуха (r = 0,51 и r = - 0,26), так и атмосферные осадки (r = 0,60 и r = 0,43). Анализ скользящих коэффициентов корреляции выявил нестабильность связи между хронологиями разных зон, что связано с периодичностью в режиме увлажнения территории. Привлечение к анализу индексов засушливости и (гидротермического коэффициента увлажнения Г.Т. Селянинова, индекса засушливости Д.А. Педя, индекса суровости засухи Палмера) выявило, что наибольший вклад в динамику исследуемых параметров годичных колец сосны обыкновенной в лесостепной и степной зонах Забайкальского края вносят атмосферные осадки, особенно их суммарные значения за год и период вегетации (с мая по сентябрь). ?На основе анализа содержания стабильных изотопов углерода и кислорода (d13C и d18O) в целлюлозе годичных колец лиственницы сибирской в Алтае-Саянском регионе было выявлено отрицательное влияние температуры воздуха сентября предыдущего гидрологического года на изотопный состав d13C, в то время как на d18О обнаружено положительное влияние. ?В ходе выполнения проекта была выполнена подготовка базы данных мультиспектральных спутниковых изображений и расчет площадей водной поверхности озер (преимущественно бессточных) на территории Барабинской низменности за период с 1989 по 2021 гг. с мая по сентябрь. ?Анализ содержания стабильных изотопов углерода и кислорода (d13C и d18O) в целлюлозе годичных колец сибирской лиственницы позволил построить региональную реконструкцию июльских осадков и июльской температуры воздуха на основе d13C и d18O за последние 1500 лет. Построена региональная реконструкция июнь-июль-август (JJA) температуры воздуха и JJA осадков на основе новых временных рядов d13Ccell и d18Ocell в сочетании с другими палеоклиматическими архивами за последние 1500 лет. Выполненная реконструкция изменчивости осадков за последние 1500 лет, полученная на основе d13С, показала относительно низкий уровень осадков (сухой) в 10-11, 13, 19 и 21 вв., с относительно высоким уровнем осадков (влажный) в 7, 12, 15-16, 18 вв. н.э. С 6 по 12 и с 18 по 21 вв. наблюдалась выраженная тенденция к уменьшению количества осадков. В региональной мультипараметрической реконструкции осадков ASMR июльских осадков наблюдаются аномальные засухи в течение 9-11, 18-21 вв. характеризуются сильным уменьшением количества осадков. Максимальное количество июльских осадков выпало в 7 в., что вдвое превышает среднее значение (85,3 ± 28,8 мм) за последние 1500 лет. В современный период наблюдаются более выраженные тенденции к иссушению, так реконструкция выявляет беспрецедентную тенденцию уменьшения количества осадков в июле по ASMR почти на 49% в конце 20 - начале 21 вв. (1966-2016 гг.н.э.) по сравнению с предыдущим тысячелетием (535-1965 гг. н.э.). Последние засушливые события связаны с тенденцией к уменьшению количества осадков и как следствие увеличению частоты засух (2000-2016 гг. н.э.). Это согласуется с палеореконструкциями осадков из европейских мест (Kress et al., 2014). ?Полученные региональные реконструкции летней температуры и осадков показали, что современная засушливость в Алтае-Cаянском регионе является беспрецедентной в контексте последних 1500 лет. Хронология d13C наряду с геохимическими элементами и составом древесного угля из озерного отложения Телецкое (TLs) (Калугин и др., 2009) и ледникового керна Белуха (Eichler et al., 2011) демонстрируют беспрецедентно высокие температуры и повышенную частоту пожаров в исследуемых регионах в современный период. Особенно хорошо просматриваются экстремальные засухи, приходящиеся на 1963, 1974, 2008, 2009, 2015 и 2016 гг. н.э. Хотя в прошлом наблюдались отдельные однолетние температурные экстремумы, сходные по величине с современным периодом, частота этих событий была не такой высокой по сравнению с текущими засушливыми условиями. Частота засух увеличивается в течение современного периода также в Монголии (Hessl et al., 2018) и была отражена в реконструкции индекса засухи Пальмера (PDSI) для Европы (Büntgen et al., 2021a) и в Швейцарских Альп (Kress et al., 2014), указывая на развитие чрезвычайных условий засухи в последние десятилетия во многих частях Евразии.?Выполнено климатическое зонирование исследуемой территории по следующим параметрам: PDSI, продолжительность вегетационного периода, изменение температуры вегетационного периода выше 5 °С и 10 °С. Кластеризация данных по атмосферным осадкам не позволила выявить однородных групп. По каждому из используемых параметров выделяются 4-5 кластеров. Если по индексу Педя выявленные однородные группы соответствуют географическому расположению метеостанций, то при кластеризации станций по ГТК и индексу PDSI выделяются случайные группы. Разброс значений коэффициентов корреляции между рядами данных индексов засушливости и увлажнения ГТК и Педя и индекса сухости Пальмера значительный, что свидетельствует о неоднородных условиях. Анализ продолжительности вегетационного периода, изменение температуры вегетационного периода выше 10 °С показал, что на территории исследования дни в среднем количество дней с температурой воздуха выше 10 °С составляет от 109 дней в III зоне до 132 в I зоне. Отмечаются они, как правило, с мая по сентябрь. В апреле и октябре количество таких дней незначительное, и составляет в апреле до 3,2 % от общего числа дней с температурой воздуха выше 10 °С в каждой из зон исследования, а в октябре – до 1,5 %. Дни с температурой воздуха выше 10 °С отмечаются, как правило, с мая по сентябрь. В апреле и октябре количество таких дней незначительное. В среднем за 1959-2018 гг. в I зоне сумма активных температур воздуха (выше 10 °С) за период май-сентябрь равна 2185 °С, во II – 1958, в III – 1692, IV – 1828, V – 1881. За 1959-2018 гг. в среднем в I и II зонах в 1972 г. сумма температур воздуха выше 10 °С за май-сентябрь была ниже ее многолетнего показателя на два стандартных отклонения и более. В зонах с резко континентальным климатом таких аномальных значений не наблюдалось. Однако, здесь были отмечены годы, в которые сумма температур воздуха выше 10 °С за май-сентябрь была выше ее многолетнего показателя на два стандартных отклонения и более. Во всех зонах таким был 2002 г., в IV и V зонах это к тому же 2000 и 2007 гг., а в IV еще 2001 и 2015 гг. 3. В среднем за исследуемый период количество дней с температурой воздуха выше 10 °С в I зоне увеличилось на 1,7 сут/10 лет, II – 2,0 сут/10 лет, III – 3,2 сут/10 лет, IV – 0,6 сут/10 лет, V – 2,4 сут/10 лет. Суммы активных температур воздуха также увеличились на всей территории исследования. Наибольший рост характерен для областей резко континентального климата (на 4, 3 и 3 % от среднемноголетнего значения за 10 лет соответственно в III, IV V зонах). В I и II зонах рост составил по 1 % / 10 лет. ?Завершены работы по анализу распределения нарушений анатомической структуры древесины, по результатам получена информация о 7574 аномалиях относящихся к четырем типам (754 флуктуации структуры древесины, 25 морозобойных колец, 6146 светлых колец, 649 выпавших колец). Созданный ранее аталог аномалий структуры годичных колец дополнен информацией о 16 датах экстремальных климатических событий регионального масштаба (засухах). Создана интерактивная карта (в виде слоя в приложении Google Earth), включающая 98 участков по двум древесным породам. На карте отображаются данные о расположении каждого дерева (широта, долгота, высота над уровнем моря) и приводится фотография общего плана участка (если это было возможно) или деревьев на участке. ?С целью размещения результатов исследований в открытом доступе были поданы заявки на регистрацию трех баз данных: “Сеть опорных древесно-кольцевых хронологий для проведения судебно-ботанических (дендрохронологических) экспертиз и датировки архитектурных построек в Республике Тыва”, “Сеть опорных древесно-кольцевых хронологий для проведения судебно-ботанических (дендрохронологических) экспертиз и датировки архитектурных построек в лесостепной зоне Республике Бурятия”, “Сеть опорных древесно-кольцевых хронологий для проведения судебно-ботанических (дендрохронологических) экспертиз и датировки архитектурных построек в лесостепной зоне Забайкальского края”. ?За полевой сезон 2021 г. был проведен выезд,в ходе которого были собраны образы палео древесины с двух участков: zn (33 спила) и so (34 спила). Участки имеют значительный потенциал для продления существующих ДКХ по Республике Хакасии, т.к. в ходе перекрестной датировки образцов уже были найдены деревья произрастающие на участках в XV в. и ранее. ?За отчетный период опубликовано и принято к публикации 1 статья из списка Web of SCience (квантиль Q1), 7 статей из списка Web of SCience и Scopus, 6 статей РИНЦ. ?Интернет ресурсы, с информацией по проекту: https://drive.google.com/file/d/1Kx18wK3rzQuRcAHA40-zWP19B_L_AY95/view?usp=sharin, https://www.chita.ru/news/168073/, https://inrec-sbras.ru/news/dendrokhronologiya-i-problema-sokhrane/.?