Палеогляциология

Добро пожаловать на страницу палеогляциологии в отделе гляциологии Института географии РАН.

Изучение колебаний ледников и климата в прошлом основано на климатических и гляциологических реконструкциях высокого разрешения.
Для этих реконструкций мы используем анализ годичных колец деревьев (включая дендроклиматический и дендрогеоморфоло- гический анализы), анализ ледниковых кернов, данные гляциальной геоморфологии, дистанционного зондирования, баланса массы и данные о колебаниях ледников, исторические сведения и скважинную термометрию. Мы изучаем колебания ледников и климата в голоцене и, особенно, в последние два тысячелетия.

 

 

Анализ экстремальных короткопериодных и долгопериодных ландшафтно-климатических изменений в голоцене и позднем плейстоцене как ключ к пониманию современных природных процессов (рук. член-корр. О.Н. Соломина, исп. Долгова Е.А., Мацковский В.В., Кузнецова В.В., Полумиева П.Д.)

Ключевые слова: Кавказ, дендрохронологический анализ, хронологии по ширине годичных колец, оптическая плотность древесины, реконструкция летней температуры воздуха.

Обнаружена положительная статистически значимая связь между хронологией оптической плотности колец сосны (сводная хронология) и температурой воздуха июня-сентября на метеостанции Северный Клухор (H = 2200 м н.у.м.). Эта связь объясняет 63% изменчивости, что даёт основания для реконструкции летней температуры воздуха в высокогорьях северного Кавказа за последние 500 лет. Согласно полученной реконструкции холодные периоды были зафиксированы в периоды: 1596-1611, 1615-1617, 1632-1634, 1638-1684, 1688-1710, 1734-1777, 1808-1819, 1825-1867, 1884-1931, 1974-1977CE, а тёплые в — 1612-1614, 1618-1631, 1635-1637, 1685-1687, 1711-1733, 1778-1807, 1820-1824, 1868-1883, 1932-1973, 1978-2011 (при расчёте в отклонениях от периода 1569-2012 гг.).

Сравнение полученной реконструкции с сеточными данными инструментальных рядов температуры показано на рис. 1. Высокие корреляционные связи косвенно подтверждают надежность полученной реконструкции.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 1. Сравнение реконструированного ряда по дендрохронологическим данным с инструментальными значениями средней температуры воздуха июня-сентября (метеостанция Северный Клухор) за общий период 1951-2012 гг. (слева). Сравнение полученной реконструкции по дендрохронологическим данным с температурами воздуха июня-сентября за общий период 1901-2012 гг. (справа).

 

 

Высокочастотная и низкочастотная составляющие в изменениях климата последних столетий на Северном Кавказе (рук. д.г.н. В.М. Михаленко,  исп. Кутузов С.С.)

Ключевые слова: Кавказ, Эльбрус, ледниковые керны, изменения климата

Завершены лабораторные анализы ледникового керна с Эльбруса. До глубины 122 м в.э. были выделены годовые горизонты на основе сезонных осцилляций ионов аммония и янтарной кислоты. До глубины 85 м в.э. годовые горизонты разделены на сезонные слои. Точность датирования слоёв подтверждена пиками повышенной концентрации трития (1963 – ядерные испытания) и сульфатов (1912, 1840, 1835 – извержения вулканов Катмай, Косигуина) (Рис. 2, 3). Выполнена предварительная реконструкция количества атмосферных осадков на Эльбрусе за последние 150 лет. Сравнение ледяных кернов, полученных на Эльбрусе и в Европейских Альпах (Коль дю Дом и Колле Гнифетти), позволит оценить климатические изменения в Европе за последние несколько столетий, а также реконструировать химический состав атмосферы, температуру воздуха и осадки, антропогенное загрязнение и изменение атмосферной циркуляции с высоким разрешением.

Рис.2 Датирование ледяного керна Эльбруса разными методами: подсчет годовых слоев (оранжевые точки), реперные горизонты (красные точки), модель растекания Ная (синяя линия), модель Соломатина (зеленая линия).

Рис. 3. Изотопный состав ледяного керна Эльбруса.

 

Анализ естественных и антропогенных причин колебаний горных ледников в голоцене» (Соломина О.Н.)

Ключевые слова: Кавказ, колебания ледников, датирование морен.

Обобщена информация о колебаниях нескольких опорных ледников Северного Кавказа на основе данных дистанционного зондирования. Проведено дендрохронологическое датирование морен ледников Цея и Караугом, сформировавшихся в последние три столетия, и проведена их пространственная привязка. На дендрохронологический анализ отобрано более 150 образцов. Предварительный анализ позволил установить границы ледника Цея во время его наступания во второй половине 17 в. Это наступание датировано на Кавказе впервые, хотя гипотезы о том, что ледники в это время наступали высказывались неоднократно.

Выполнен обзор данных о колебаниях ледников и климата на Кавказе за последние 500 лет и проведено сравнение этих реконструкций с другими горно-ледниковыми районами мира. Установлено, что характер колебаний ледников и летней температуры на северном Кавказе за последние 500 лет имеет сходство с внутривековой изменчивостью гляциоклиматических параметров в Альпах. Впервые этот вывод базируется не на предположениях, а на новых количественных палеоклиматических реконструкциях высокого разрешения, выполненных нами на Кавказе.

Создана база данных колебаний ледников в голоцене для всех основных районов горного оледенения северного и южного полушария и проанализированы периоды отступаний и наступаний ледников в сравнении с орбитальным сигналом, солнечной и вулканической активностью, а также с антропогенным потеплением последних десятилетий. Малый ледниковый период был глобальным явлением, о чем свидетельствуют данные о частоте и амплитуде наступаний горных ледников в 17 ключевых районах мира. Отдельные наступания ледников малого ледникового периода имеют тенденцию к синхронности в глобальном масштабе, и совпадают с крупными вулканическими извержениями и периодами с пониженной солнечной активностью. В интервале последних 2 тыс. лет не выявлено периода, аналогичного современному длительному глобальному отступанию ледников.

 

Грант РНФ №14-17-00645. Руководитель О.Н. Соломина.

«Реконструкция и прогноз частоты засух в центре Восточно-Европейской равнины по данным дендрохронологии и климатического моделирования»

Отобраны образцы сосны и дуба на дендрохронологический анализ в Липецкой, Курской, Тамбовской, Воронежской, Самарской, Оренбургской, Пензенской областях, в Мордовии, Татарстане и Марий Эл, а также образцы древесины интродуцентов, произрастающих в ботаническом саду РАН и парках Москвы и Подмосковья (лжетсуга Мензиса, бархат амурский, пихта сибирская, туя западная, ясень пенсильванский, сосна Веймутова, ель Шренка и др.). Проведено измерение ширины колец и перекрестное датирование, построены хронологии, проведен статистический анализ связи ширины колец и реперных лет новых хронологий с метеорологическими характеристиками и установлены для каждой хронологии те параметры, к которым она наиболее чувствительна.

У московских хронологий по дубу прослеживается слабый отклик на средние температуры мая-августа и индекс PDSI, в то время как тульская хронология оказалась чувствительна преимущественно к индексу PDSI за текущий год. Большинство хронологий по сосне чувствительны к индексу PDSI, причем как за текущий, так и за предшествующий годы. Большинство хронологий не демонстрируют выраженной связи с агроклиматическими характеристиками и лишь две проявили слабую чувствительность к годовым суммам температур 0°C (Т>0), 5°C (Т>5) и 15°C (Т>15). Наиболее часто встречаются положительные связи приростов с температурой периода осени-зимы-весны, с весенне-летними осадками, а также с индексами засушливости (PDSI и CPC), преимущественно за предшествующий год. Ни одна из хронологий не показала связи с коэффициентом Селянинова.

Сравнение фенологических явлений (появление первого листа березы бородавчатой (Betula verrucosa Ehrh), появление первого листа черемухи обыкновенной (Padus racemosa Lam.), начало кукования кукушки обыкновенной (Cuculus canorus) с хронологиями по ширине годичных колец показывают некоторую синхронность между рядами, хотя связи статистически незначимы.

В нелинейных моделях с категориями «низкий», «высокий» и «средний» прирост годовых колец и с категориями «ниже/выше нормы» и «норма» выделен основной климатический фактор влияния на изменчивость прироста годовых колец на Европейской части России в период 1901-2012 гг. – индекс SPEI, характеризующий условия увлажнения с мая по сентябрь. С помощью нелинейной статистической модели с категориями «низкий», «высокий» и «средний» прирост, было установлено, что: (1) сочетание засухи в период активной вегетации текущего года и суммы температур в вегетационный период предыдущего года выше нормы привело к увеличению почти в два раза вероятности низкого прироста годовых колец; (2) сочетание засушливых условий в период активной вегетации текущего года и осадков в марте текущего года ниже нормы, а также суммы осадков в июле предыдущего года существенно ниже нормы, привело к увеличению в 2.3 раза вероятности низкого прироста годовых колец. При этом случаев высокого прироста годовых колец не наблюдалось; (3) сочетание условий переувлажнения в период активной вегетации в текущий год и наблюдения числа дней со среднесуточной температурой воздуха ниже −20 С за предыдущий гидрологический год меньше нормы, привело к увеличению два раза вероятности высокого прироста годовых колец. При этом существенно снизилась вероятность низкого прироста годовых колец. (4) В нелинейной статистической модели с категориями прироста годовых колец «ниже/выше нормы» и «норма» возрастает значимость связи прироста годовых колец в категории «ниже нормы» и непрерывных длительных периодов с высокой температурой воздуха.