УДК: 551.33:551.4/9/(571.151)

В. Бутвиловский, Н. Прехтель.

О динамике изменений климата: Анализ палеогеографических данных и современного климатического тренда на примере Алтая.

Butvilovsky, V. &  Prechtel, N.

The Dynamics of Climatic Change: Analysis of Paleo-Geographic Data and Recent Trends – the Altai Mountain Example.

Известно, что климат Земли испытывал в прошлом различные изменения (Зубаков, 1989; и др.). Предложено множество гипотез, ставящих своей задачей объяснение механизма и выявление главных факторов изменения климата. Большинство исследователей отдают предпочтение астрономической теории колебаний климата. Краткий анализ достоинств и недостатков этих гипотез сделан нами ранее и предложена собственная разработка механизма глобальных климатических изменений, учитывающая как постепенные изменения климатообразующих факторов, так и экстремальные событийные явления, также имеющие климатообразующий эффект (Бутвиловский, 1993, и др.).

Геологические данные свидетельствуют о двух главных климатических состояниях географической оболочки Земли (Зубаков, 1989; и др.). Оранжерейно-термогалинному состоянию свойственна общепланетарная теплая обстановка, поддерживаемая гиперсолеными и теплыми глубинными водами океана, высоким уровнем содержания углекислого газа в атмосфере, расположением материков вне полюсов. Переход его к ледниково-психросферному состоянию, для которого характерно наличие ледниковых покровов у полюсов, холодный океан и низкий уровень содержания углекислого газа в атмосфере, обусловлен внешними (астрономическими) факторами, включавшими в действие всю совокупность геотектонических, гидрологических, климатических, геохимических процессов, направленных на увеличение энергопотерь Земли. Переходы климата из межледникового в ледниковое состояние (и наоборот) вызывают „катастрофы“ в развитии ландшафтов, начинаясь с относительно постепенных, но устойчивых изменений среды и  завершаясь их  геологически мгновенным скачком на другой „энергетический“ уровень, кардинально отличающийся от прежнего и достаточной устойчивый. Ярким примером этого процесса может послужить история кайнозоя, начиная с палеоцена, обобщенная в монографии В.А. Зубакова (1989).

События ледниково-межледниковых циклов, в частности на Алтае (Бутвиловский, 1993; и др.), также подтверждают эту модель. Следы этих событий наиболее полно представлены в геологических образованиях последнего ледниково-межледникового цикла и свидетельствуют о весьма контрастных изменениях климата, приводивших в  позднем плейстоцене к возникновению и распаду мощного оледенения, к смене ландшафтных условий для одного и того же места от перигляциальных до умеренно-теплых,  „среднеевропейских“, к изменению высотного положения ландшафтных поясов (до 2-3 тыс. м) (Девяткин, 1965; Бутвиловский, 1993; Blyakharchuk et al, 2004; и др.). Эти изменения определялись в конечном итоге величинами температуры и влажности окружающей среды, задаваемых инсоляцией и атмосферной циркуляцией как на глобальном, так и на региональном и местном уровне.   

Столь контрастные изменения ландшафтных обстановок были обусловлены изменением средних температур окружающей среды от 10 К до 30 К, возможно и более. При этом особый практический интерес имеет оценка не только величины изменения температуры, но прежде всего длительности (скорости) перехода климата на другой уровень. Геологические данные, полученные для региона Алтай, убеждают в том, что изменения ландшафтной обстановки задавались резкими температурными скачками на 5 К-15 К, происходившими, исходя из геологических данных, в течение нескольких десятилетий. Этот вывод, сделанный нами и другими российскими исследователями еще 15-20 лет назад, находит все большее количество сторонников и подтверждается сейчас многочисленными материалами из других регионов (Rahmstorf, 2001; и др.). На самом деле эти переходные периоды могли быть еще короче, так как видимые изменения в ландшафтах и, как следствие этого, в составе репрезентативных тонкозернистых седиментов происходят всегда с некоторым запозданием и осуществляются в течение некоторого времени (минимум первые десятки лет).  К тому же надо принимать во внимание возможную событийность и неполноту геологической летописи, искажения климатически обусловленной „информации“ при седиментации и диагенезе отложений, неточности их опробования и изучения (Бутвиловский, 1993).

Возможность резкого изменения среднемесячной температуры подтверждает современный климатический тренд. Данные метеорологических наблюдений действующей сети метеостанций на Алтае за периоды 1951-1980 и 1981-1990 гг. показывают, что здесь, на рубеже 1981-1982 годов произошел региональный скачок среднемесячных температур воздуха в сторону потепления до 2,5 К-4,0 К (рис. 1), выраженный особенно отчетливо для зимних месяцев.

На этот процесс существенное влияние оказали также местные условия. Статистическая обработка данных и составленная нами климатическая карта распределения среднемесячных температур и их отклонений от интерполированного температурного поля периода 1951-1980 гг. показали, что потепление климата проявилось наиболее ярко в высокогорных районах (метеостанции Актру, Уландрык, Аккем, Каратюрек), в крупных долинах, подверженных фёнам (Чемал, Катанда, Беле, Катон-Карагай, Онгудай), районе Телецкого озера (Яйлю, Беле). В межгорных котловинах (Кошагач, Улаган, Устькан, Маркаколь, Бертек) и предгорьях (Турочак, Кызылозек, Шемонаиха), наоборот, произошло даже некоторое снижение летних температур, вызванное, возможно, увеличением летней облачности. Наиболее сильное потепление климата характерно для зимних месяцев (рис. 1), что может быть связано с ослаблением монгольского антициклона и усилением влияния воздушных масс Атлантики. Особый интерес вызывает климатическая аномалия Телецкого озера, где относительное отклонение температур воздуха в сторону потепления достигает 3,5 К-5,5 К. Этот эффект связан со значительным количеством тепла, запасаемым этим глубоководным водоемом в теплые сезоны года (озеро обычно на большей своей части свободно зимой ото льда). Сравнительно мелкое, но столь же крупное озеро Маркаколь подобного климатического эффекта не создает и в зимнее время покрывается льдом.  

Установленные тенденции локального реагирования окружающей среды на региональные изменения климата могут использованы не только для оценки тренда предстоящих климатических изменений, но и для палеогеографических реконструкций.

Причины климатического скачка еще предстоит выяснить, для чего необходим анализ и других климатических параметров, а также сравнение с другими регионами.

Литература:

Бутвиловский В.В. Палеогеография последнего оледенения и голоцена Алтая: событийно-катастрофическая модель.// Томск: Изд-во ТГУ, 1993. — 253 с.

Девяткин Е.В. Кайнозойские отложения и неотектоника Юго-Восточного Алтая // Тр. ГИН, вып. 126. М.: Наука, 1965. -285 с.

Зубаков В.А. Глобальные климатические события неогена. -Л.: Гидрометиздат, 1989. -223 с.

Blyakharchuk T.A., Wright H.E., Borodavko P.S., Van der Knaap W.O., Ammann B.: Late Glacial and Holocene vegetational changes on the Ulagan high-mountain plateaue, Altai Mountains, southern Siberia.- Palaegeography, Palaeclimatology, Palaeecology, 209 (2004). Pp. 259-279.

Rahmstorf, S. Climate: Abrupt Change. Academic Press. Potsdam, Germany. (2001). Pp.112-119.    

Butvilovsky, V. and Prechtel, N.:

The Dynamics of Climatic Change: Analysis of Paleo-Geographic Data and Recent Trends – the Altai Mountain Example.

Summary:

The environmental change from glacial and periglacial conditions to moderate (Middle-European) conditions has already been proved by various geological evidence at several locations. It is associated with a temperature rise of up to 10K – 30K. A quantitative approximation of the temporal rate of change is a crucial point. For the example of the Altai Mountains, geological data give evidence, that a sudden temperature rise of 5K – 15K can take place within a few decades. In sediment analysis it has to be account that a drastic environmental change of a river catchment finds its manifestation in a sediment body only with a certain delay that results from the time needed for sediment layers to build-up. Such rapid temperature changes can also be observed in present days. An analysis of temperature readings of several Altai meteo-stations has shown that a temperature rise of 2.5K to 4K has taken place within a few years due to changes in the atmospheric circulation patterns. Most prominent is a rise in winter temperatures. Another prominent phenomenon is a winterly ‘heat island’ around Lake Telezkoye, a water body which stays ice-free all winter long and forms a substantial energy source for the basin. The massive heat supply of deep open water bodies to their vicinity is a phenomenon that plays a dominant role in climate scenarios of mountain landscapes, especially in the transition from a glacial to a post-glacial period.