Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

КЛИМАТОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ НИВАЛЬНО-ГЛЯЦИАЛЬНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЗАПАДНОЙ МОНГОЛИИ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ

Волкова Е.С. 1 Мельник М.А. 1 Бородавко П.С. 1
1 ФГБУН «Институт мониторинга климатических и экологических систем» Сибирского отделения Российской академии наук
В данной работе представлены результаты оценки происходящих изменений в региональном температурном режиме Западной Монголии, а также описаны и проанализированы последствия их воздействия на природные и антропогенные системы. В качестве индикаторных объектов, довольно быстро реагирующих на изменение температурного фона и оказывающих вляние на местные природные и антропогенные системы, были выбраны нивально-гляциальные ландшафты Монгольского Алтая. Анализ происходящих изменений проведен с использованием материалов и методов экспедиционных наблюдений и стационарных исследований. На основе многолетних метеоданных выявлены основные тенденции изменения температурного режима в Западной Монголии за 1956–2017 гг. Установлено, что в целом по региону наблюдается рост среднегодовой температуры воздуха: за 60-летний период в среднем он составил 2,3 °С. Полевые исследования, выполненные на тестовых полигонах в пределах горных массивов Сутай и Цамбагарав, выявили причинно-следственные связи необратимых изменений в структуре нивально-гляциальных и криогенных ландшафтов высокогорий Монгольского Алтая. Здесь температурные сдвиги вызвали значительную трансформацию нивально-гляциальных ландшафтов, выражающуюся в устойчивом сокращении оледенения и приповерхностной деградации альпийской мерзлоты. Как следствие, на территории недавно освободившейся от ледникового покрова, активизируются опасные экзогенные процессы, такие как температурное выветривание, солифлюкция, криогенное оползание и термокарст. C другой стороны, заселение первичной растительностью недавно освобожденных ото льда высокогорных территорий приводит к увеличению площадей, пригодных для развития отгонного пастбищного хозяйствования, тем самым улучшая условия природопользования.
Монгольский Алтай
оледенение
высокогорные ландшафты
температурный режим
1. NOAA`s National Centers for Enviromental information (NCEL). URL: ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/gsod (date of access: 12.09.2018).
2. Mongolia Second Assessment Report on Climate Change (MARCC-2014). Ulanbataar, Ministry of Environment and Green Development of Mongolia. 2014. 302 p. URL: http://www.jcm-mongolia.com/wp-content/uploads/2015/10/MARCC-Final-Bk-2014-book-lst.9.17-ilovepdf-compressed.pdf (date of access: 11.08.2018).
3. Чистяков К.В., Селивестров Ю.П. Региональная экология малоизмененных ландшафтов: Северо-Запад Внутренней Азии. СПб.: Изд-во С-Петерб. ун-та, 1999. 264 с.
Chistyakov K.V., Selivestrov Yu.P. Regional ecology of little-changed landscapes: North-West of Inner Asia. SPb.: Izd-vo S-Peterb. un-ta, 1999. 264 p. (in Russian).
4. Амортаргал Аюурдана. Исследование химического состава эфирных масел отдельных видов полыни в Монголии // Сохранение разнообразия растительного мира Тувы и сопредельных регионов Центральной Азии: материалы I международной конференции. Кызыл: Изд-во ТувИКОПР СО РАН, 2016. С. 59–60.
Amortargal Ayuurdana. Investigation of the chemical composition of essential oils of certain types of wormwood in Mongolia // Maintaining variety of flora of Tuva and adjacent regions of Central Asia: materials I of the international conference. Kyzyl: Izd-vo TuvIKOPR SO RAN, 2016. P. 59–60 (in Russian).
5. Batima P., Natsagdorj L., Gombluudev P., Erdenetsetseg B. Observed climate change in Mongolia AIASS// Working Paper No. 12 June 2005. URL: Observed climate change in Mongolia AIASS (date of access: 23.10.2018).
6. Отгонбаяр Дэмбэрэл. Морфометрическая и ресурсная характеристика современного оледенения Монгольского Алтая (горный узел Цамбагарав, хребты Мунххайрхан и Сутай) // Вестник Томского государственного университета. 2013. № 367. С. 183–185.
Otgonbayar Dehmbehrehl. Modern glaciers of mountain range Tsambagarav (Mongolian Altai) // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. 2013. № 367. P. 183–185 (in Russian).
7. Kamp U., Pan C.G. Inventory of glaciers in Mongolia, derived from Landsat imagery from 1989 to 2011. Geografiska Annaler: Series A, Physical Geography. 2015. Vol. 97. Issue 4. Р. 653–669. DOI: 10.1111/geoa.12105.
8. Ганюшкин Д.А., Отгонбаяр Д., Чистяков К.В., Кунаева Е.П., Волков И.В. Современное оледенение хребта Цамбагарав (Северо-Западная Монголия) и его изменение с максимума малого ледникового периода // Лед и снег. 2016. Т. 56. № 4. С. 437–452.
Ganyushkin D.A., Otgonbayar D., CHistyakov K.V., Kunaeva E.P., Volkov I.V. Recent glacierization of the Tsambagarav ridge (North-Western Mongolia) and its changes since the Little Ice Age maximum // Led i sneg. 2016. T. 56. № 4. P. 437–452 (in Russian).
9. Волкова Е.С., Тимошок Е.Е., Отгонбаяр Демберел. Влияние климатических изменений и антропогенной деятельности на трансформацию растительного покрова в долине р. Хушуут // Успехи современного естествознания. 2017. № 12. С. 117–122.
Volkova E.S., Timoshok E.E., Otgonbayar Demberel. Transformation of plant covers in the Hushuut valley under the influence of changing climate and human activity // Advances in current natural sciences. 2017. № 12. P. 117–122 (in Russian).

Глобальные климатические изменения, нашедшие свое отражение и в региональном масштабе, не обошли стороной территорию Западной Монголии. Анализ среднегодовой температуры воздуха за период с 1956 по 2016 гг. по метеостанциям Западной Монголии выявил устойчивый рост для большинства станций. Поскольку температура воздуха является основным метеорологическим параметром, то ее пространственно-временная оценка представляет исключительный интерес. Она дает основу для понимания происходящих климатических изменений и их закономерностей не только на территории Западной Монголии, но и в соседней Северо-Восточной Азии.

Изменение температурного режима вызывает ряд трудно предсказуемых последствий и обуславливает трансформацию многих природных процессов. Наглядным индикатором происходящей трансформации являются, прежде всего, существенные сдвиги в пространственной структуре нивально-гляциальных и криогенных систем высокогорий Монгольского Алтая, выражающиеся в устойчивом сокращении оледенения и приповерхностной деградации альпийской мерзлоты; усилении экзогенных процессов; видовой перестройке растительных сообществ; сдвиге ландшафтных высотных поясов и т.п. Все это накладывает отпечаток на состояние и развитие сферы природопользования, где особенно заметное воздействие испытывает отгонное скотоводство. С этих позиций актуальной научно-практической задачей становится исследование происходящих изменений в региональном температурном режиме Западной Монголии и возможных последствий трансформации нивально-гляциальных ландшафтов, как для природных систем, так и для человека.

Материалы и методы исследования

Для решения исследовательской задачи были использованы материалы и методы экспедиционных наблюдений и статистического анализа. В результате экспедиционных работ 2016–2017 гг. на тестовых полигонах в высокогорных районах хребтов Сутай, Цамбагарав были собраны и обработаны гляциологические и геоморфологические данные, проведены стационарные метеонаблюдения, а также заложены и описаны геоботанические площадки. Геоинформационное картографирование исследуемых объектов осуществлялось на основе данных дистанционного зондирования, полученных из открытых сетевых порталов и файловых архивов Геологической службы USGS, NASA EOSDIS и Геопортала Роскосмоса. Основным источником инструментальных метеонаблюдений послужил специализированный массив международной базы данных NOAA`s National Centers for Enviromental Information (NCEI) [1]. Использовались показатели суточной температуры воздуха по 14 метеостанциям Западной Монголии. Максимальный временной период покрытия составил интервал 1956–2017 гг. Достоверность полученных данных подтверждается результатами статистического анализа и сопоставлением с некоторыми схожими по тематике исследованиями [2].

Исследуемые полигоны располагаются на территории Западной Монголии в пределах горных сооружений Монгольского Алтая. Географическое положение почти в центре материковой части Евразии обуславливает господство резко континентального климата, с высотой влияние континентальных воздушных масс ослабляется и усиливается роль Атлантики. Горные районы выше 2500 м с преобладанием нивально-гляциальных ландшафтов – основного района полевых исследований уже находятся под влиянием западного переноса, где на наветренных склонах остается большая часть осадков (200–300 мм). Здесь наблюдается инверсия температур; градиент температуры варьирует в зависимости от высоты и времени года. Зимой в горах температура воздуха бывает на 10–15 °C выше, чем на равнинах; в летнее время с подъемом среднесуточные температуры падают в среднем на 0,6 °C/100 м [3].

Под влиянием горного рельефа широтная зональность растительного покрова сменяется вертикальной, поэтому пустыни можно встретить рядом с лесами, залесённые горные склоны соседствуют в южных районах с сухими степями, а пустыни и полупустыни проникают далеко на север [4]. Природно-географические и исторические факторы предопределили основное направление сельского хозяйства этого района – отгонное пастбищное животноводство, особенно развито овцеводство. Последствия климатических изменений довольно наглядно проявляются в районе проводимых полевых работ и отражаются на состоянии нивально-гляциальных систем, растительных сообществ и на развитии пастбищного скотоводства.

Результаты исследования и их обсуждение

Статистическая обработка метеоданных показывает, что среднемноголетняя температура для станций Западной Монголии за исследуемый период в целом имеет отрицательное значение, лишь на станции Ulgi она представлена положительной величиной (+0,74 °С). В целом наблюдается рост среднегодовой температуры воздуха: за период с 1956 по 2017 г. в среднем он составил 2,3 °С, при этом самое высокое значение 3,1 °С характерно для станции Hovd, расположенной на средневысотных отметках в центральной части исследуемого района (табл. 1). Самая низкая температура воздуха за исследуемый период по всем станциям наблюдалась в 1984 г., ее значение было ниже среднемноголетнего более чем на 2 °С. Наиболее высокие значения среднегодовых температур зафиксированы в 1998 и в 2007 гг., они превысили среднемноголетние показатели на 2,3 °С.

Изменение температуры и количества осадков по метеостанциям, расположенным на территории Западной Монголии, за 1956–2017 гг.

Станции

Период наблюдений

habs, m

volk01.wmf, °С

Δt, °С

k

σ, °С

Altai

1956–2017

2181

–1,01

+2,07

+0,037

0,96

Uliastai

1759

–1,85

+1,53

+0,026

1,01

Ulgi

1715

+0,74

+2,22

+0,039

1,24

Hovd

1405

–0,96

+3,07

+0,053

1,37

Ulaangom

939

–2,53

+2,03

+0,037

1,19

Altai

1984–2017

2181

–0,77

+1,54

+0,048

0,99

Uliastai

1759

–1,62

+1,41

+0,044

1,06

Ulgi

1715

1,02

+1,82

+0,057

1,18

Hovd

1405

1,19

+1,89

+0,059

1,27

Ulaangom

939

–2,19

+1,60

+0,050

1,14

Omno-Gobi

1590

–0,53

+1,29

+0,030

1,14

Baruunturuun

1232

–3,01

+1,66

+0,052

1,20

Baitag

1186

2,84

+1,53

+0,048

1,16

Altai

2000–2017

2181

–0,46

+0,27

+0,017

0,77

Uliastai

1759

–1,30

+0,30

+0,019

0,86

Ulgi

1715

1,46

+0,30

+0,019

0,79

Hovd

1405

1,52

+0,27

+0,017

1,03

Ulaangom

939

–1,94

+0,21

+0,013

0,97

Omno-Gobi

1590

–0,38

+0,36

+0,021

1,34

Baruunturuun

1232

–2,71

–0,21

–0,013

1,01

Baitag

1186

3,12

+1,23

+0,077

1,01

Erdeni

2417

5,82

+1,90

+0,163

1,19

Tolbo

2101

–2,42

+0,67

+0,043

0,74

Tonhil

2095

0,12

+0,74

+0,053

0,71

Nogoonnur

1480

0,65

+0,04

+0,126

0,68

Urgamal

1263

0,88

+1,89

+0,135

1,40

Hunhataoortoo

1051

1,00

+1,20

+0,083

1,05

Примечание: habs – абсолютная высота над уровнем моря, volk02.wmf – среднегодовая температура, Δt – изменение среднегодовой температуры, k – коэффициент тренда, σ – среднеквадратичное отклонение.

Анализ данных за 30-летний период наблюдений (таблица) также показал положительный тренд с угловыми коэффициентами от 0,03 до 0,06. В этот отрезок времени рост температур меньше, чем за 60-летний период – среднее потепление составляет 1,6 °С и наблюдаются незначительные межрегиональные различия в увеличении среднегодовых температур по метеостанциям. С 2000 по 2017 г. метеоданные представлены для большей сети станций, которая достаточно равномерно покрывает исследуемую территорию. Проанализированный ряд показателей термического режима выявил дальнейший устойчивый рост среднегодовых температур – около 0,6 °С, наибольшие значения 1,9 °С характерны для станции Erdeni, имеющей самые большие отметки абсолютной высоты.

Для понимания последствий влияния температурных изменений на таяние ледников и состояние криолитозоны дополнительно проведен анализ динамики средней температуры абляционного периода. На рисунке на примере нескольких станций с самым продолжительным периодом наблюдений показан устойчивый положительный тренд температур летнего периода. Анализируя ход среднегодовых температур для территории Западной Монголии, можно выделить основные периоды потепления: 1997–1999 гг. и период с 2013 г. по настоящее время. Первый период характеризуется резким увеличением как среднегодовой, так и средней летней температуры; в течение трех лет значение среднегодовой температуры превысило значение среднемноголетней более чем на 1,4 °C, а для станции Hovd даже на 2,3 °C.

volkov1.wmf

Динамика средней температуры абляционного периода для метеостанций Западной Монголии

При исследовании причин устойчивого сокращения оледенения и приповерхностной деградации альпийской мерзлоты наряду с изменениями температурного режима нужно учитывать и количество осадков. За последний сорокалетний период на территории Западной Монголии наблюдается несущественное (менее 25 мм) увеличение этого показателя [5]. При этом изменение количества осадков в зимний период, оказывающих наибольшее влияние на нивально-гляциальные ландшафты и криолитозону высокогорных областей, носит колебательный характер по годам наблюдений и не выявляет четкой направленности в сторону увеличения и отличается территориальной неоднородностью.

Таким образом, изменение температуры воздуха является главным фактором, который способствует существенным и необратимым трансформациям в пространственной структуре нивально-гляциальных и криогенных систем высокогорий Монгольского Алтая. Эти трансформации выражаются, прежде всего, в устойчивом сокращении площади оледенения и приповерхностной деградации альпийской мерзлоты [6, 7]. По нашим расчетам наибольшие значения среднегодовых температур воздуха в 1997–1999 гг. были более чем на 2 °С выше среднемноголетних; в этот период наблюдалось также повышение летних температур. Трехлетний период увеличения температурного режима нашел свое отражение в активном пике ледниковой регрессии. Следующий период повышения температуры зафиксирован с 2012 по 2016 г., при этом в 2012, 2015 и 2016 гг. летние температуры были также выше среднемноголетних значений. И это также коррелирует с периодами активных процессов таяния ледников.

По мнению монгольских ученых, процесс дегляциации протекает достаточно быстро и интенсивно за последние десятилетия, и при этих темпах большинство современных ледниковых массивов (например, хребтов Сутай, Цамбагарав и Мунххайрхан) может практически исчезнуть уже к 2100 г. [8]. Наши исследования на тестовых гляциологических полигонах показали, что в максимум трансгрессивной стадии ледниковые ландшафты занимали 16 км2 территории Сутая и 99 км2 в пределах хребта Цамбагарав. К августу 2015 г. суммарная площадь оледенения Сутая сократилась почти на 5 км2, а хребта Цамбагарав почти на треть. Вследствие увеличения среднемноголетней температуры воздуха в районе отступания ледников субгляциальные отложения переформировались в субаэральные, на молодой литогенной основе стали образовываться новейшие перигляциальные ландшафты. К числу наиболее значимых процессов, принимающих участие в их формировании, относятся температурное выветривание, солифлюкция, криогенное оползание и термокарст.

В течение последних 25 лет изменение геотермического режима альпийской мерзлоты сопровождается увеличением мощности слоя сезонного протаивания на 24 %. Аналитическая обработка данных дистанционного зондирования за период с 1962 по 2016 г. показала повсеместное и устойчивое увеличение числа и площади озер термокарстового генезиса в пределах моренных комплексов Малой ледниковой эпохи массива Цамбагарав.

Поскольку ледники в горах Монголии обеспечивают примерно 11 % от общего объема водных ресурсов страны, то последствия их сокращения оказывают прямое и косвенное воздействие на многие стороны хозяйственной деятельности. Происходящие трансформации нивально-гляциальных и криогенных ландшафтов увеличивают риски природопользования в горных областях, где, как отмечалось выше, идет интенсивный выпас скота. Соответственно, с сокращением площади оледенения наблюдается закономерный процесс появления новых пастбищных площадей, что, с одной стороны, ведет к возможностям увеличения поголовья скота, но, с другой стороны, способно нарушить существующее геоэкологическое равновесие [9]. Кроме того, процессы солифлюкции повышают опасность развития селей и камнепадов; протаивание грунтов ведет к деформациям дорожного полотна, уменьшая и без того низкую степень транспортной доступности, и т.п. На более низких гипсометрических уровнях, в поясе прерывистого залегания многолетнемерзлых пород, отмечена тенденция обмеления и сокращения акваторий «зрелых» термокарстовых водоемов. В долине р. Хух Гол (район хребта Сутай) площадь термокарстовых озер с 1966 по 2017 г. сократилась на 35 %, а в пределах Эхэн-Нурской впадины на 27 %.

Заключение

Проведенный в ходе исследования анализ показывает изменение температурного режима на территории Западной Монголии в сторону роста среднегодовых температур. Быструю индикаторную реакцию на этот процесс со стороны геосистем можно хорошо наблюдать на примере достаточно динамичных ледниковых и криогенных комплексов, расположенных на территории Западной Монголии. Так, температурные изменения последних десятилетий привели к перестройке пространственной структуры нивально-гляциальных ландшафтов Монгольского Алтая, при этом произошел рост среднегодовой температуры криолитозоны и уменьшение площади деятельного слоя в горных районах. При этом субгляциальные отложения перешли в разряд субаэральных, т.е. освобожденных ото льда и активно подвергающихся действию экзогенных процессов. На молодых участках морен в поясе дегляциации начинает формироваться первичная растительность.

Последствия изменений температурного режима в целом могут носить разнородный характер и отразиться на многих аспектах сферы природопользования. Например, с сокращением площади оледенения наблюдается закономерный процесс появления новых пастбищных площадей, что ведет к возможностям увеличения поголовья скота [9]. В то же время усиливаются опасные криогенные рельефообразующие процессы: температурное выветривание, солифлюкция, криогенное оползание и термокарст.


Библиографическая ссылка

Волкова Е.С., Мельник М.А., Бородавко П.С. КЛИМАТОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ НИВАЛЬНО-ГЛЯЦИАЛЬНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЗАПАДНОЙ МОНГОЛИИ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ // Успехи современного естествознания. – 2018. – № 11-2. – С. 311-316;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36945 (дата обращения: 24.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074