Изменения гидротермических условий высокогорных ландшафтов Северо-Восточного Кавказа

В статье анализируется изменение климатических параметров высокогорных луговых ландшафтов Северо-Восточного Кавказа по данным метеостанции «Сулак, высокогорная» за 1931–2013 гг. Выявлено существенное повышение температуры воздуха в последнее десятилетие, хотя в целом изменения температуры разного знака (относительные потепления и похолодания) от одного года к другому снижают влияние температуры на высокогорные ландшафты. Изменения осадков носят более выраженный циклический характер и проявляются в наличие периодов со значительными отклонениями осадков от нормы. Значительное повышение температуры воздуха на фоне количества осадков, близких к норме, наблюдаемое в последнее десятилетие, привело к частичной деградации оледенения Северо-Восточного Кавказа и формированию условий для расширения ареала субнивальных ландшафтов.

Ключевые слова: высокогорные ландшафты, субнивальные ландшафты, Северо-Восточный Кавказ, метеостанция «Сулак, высокогорная», современные изменения климата.

Климатические изменения по масштабам времени разделяют на геологические, исторические и современные [15]. Для последних характерным отрезком является десятилетие [14], которое согласуется с довольно хорошо известным 11-летним циклом солнечной активности. Для выявления современных климатических изменений обычно сопоставляют температуры и осадки (месячные, сезонные и годовые) за определенные промежутки времени. С точки зрения ландшафтоведения, климат является вторым по силе действия фактором, влияющим на формирование ландшафта. Однако если эволюционные изменения рельефа протекают на протяжении столетий и тысячелетий, то для климата минимальным временем выявления признан 30-летний отрезок. Основным вопросом, который дискутируется в настоящее время, является способность современных климатических изменений быть настолько существенными, что могут привести к изменению ландшафтной структуры региона, или они могут рассматриваться как климатические неоднородности. Для ландшафтов Северного Кавказа эти вопросы рассмотрены в работах В. В. Браткова и др. [8], Ш. Ш. Заурбекова [12], Э. Г. Коломыца [13]. Реакция высокогорных ландшафтов Большого Кавказа на климатические изменения проведен в работе М. Ч. Залиханова [11]. Довольно подробно подвергались анализу климатические изменения в пределах равнинных полупустынных [1; 3; 4], предгорных [7] и горно-котловинных ландшафтов [2; 6], а также ландшафтов южного склона Большого Кавказа [10].

К высокогорным луговым ландшафтам на территории Северного Кавказа относятся субальпийские лесо-кустарниково-луговые, альпийские кустарниково-луговые и субнивальные ландшафты [5; 9]. Граница между ними выражена в виде экотонов и чаще всего зависит от местных орографических и климатических факторов. Так, в пределах Северо-Восточного Кавказа, граница между альпийскими и субальпийскими ландшафтами проходит на высоте около 2200–2400 м, а между альпийскими и субнивальными — на высотах 2800–3200 м. Однако зачастую эти высотные интервалы изменяются под влиянием экспозиции и крутизны склонов: по южным крутым склонам природно-территориальные комплексы, относящиеся к нижележащим поясам, могут подниматься выше указанных высотных границ, а по северным пологим, наоборот, опускаться ниже типичных мест распространения.

Климатической особенностью высокогорных ландшафтов является то, что они располагаются в пределах свободной атмосферы, нижняя граница которой проводится на высотах более 1000 м, где уменьшается влияние подстилающей поверхности. Это проявляется в том, что здесь видоизменяется направление и повторяемость господствующих ветров по сравнению с нижерасположенными высотными ярусами. На северном склоне Большого Кавказа в высокогорьях располагается крайне мало метеорологических станций, а в пределах Северо-Восточного Кавказа — только «Сулак, высокогорная» (2923 м). По своему высотному положению она соответствует верхнему пределу высотного яруса высокогорных альпийских ландшафтов. Сведения о среднесуточных и месячных температурах и осадках для данной метеостанции за 1931–2013 гг. имеются на сайте meteo.ru. Для выявления и оценки изменения климатических параметров применялись стандартные статистические показатели: средние месячные и годовые значения (avg), экстремумы (minи max), а также стандартное отклонение (std).

Изменения величины месячной и годовой температуры воздуха в пределах высокогорных ландшафтов за 1931–2013 гг. иллюстрируют табл. 1 и рис. 1. Средняя годовая температура за анализируемый период составила -0,4° при величине отклонения 0,7°. Минимальная температура отмечалась в 1992 г. и составляла -2,2°; немногим более 10 лет температура опускалась ниже -1,0°; а наиболее теплым были 1966 и 2010 гг. (14,0° и 13,9° соответственно). Максимально теплыми были также 1966 и 2010 гг., когда средняя годовая температура воздуха повышалась до +1,3 и 2,3° соответственно. За рассматриваемый временнόй интервал температура выше 0° отмечалась на протяжении 16 лет. Изменения температуры от года к году с относительно небольшой амплитудой отмечались примерно до середины 1960-х годов, далее был установлен первый максимум температуры воздуха, после чего она существенно снизилась на протяжении почти всех 1970-х годов. В последнее десятилетие ХХ в. было отмечено минимальное падение температуры воздуха, после чего она стала постепенно увеличиваться, а отмеченные выше годы со средней годовой температурой воздуха выше 0°, а также абсолютный максимум, были зафиксированы преимущественно в ХХI в. Что касается тенденций изменения годовой температуры воздуха, то линейный тренд (пунктирная линия на графике) иллюстрирует ее рост, а полиноминальный указывает на слабую циклическую составляющую процесса изменения годовой температуры воздуха.

Таблица 1

Термический режим высокогорных луговых ландшафтов за 1931–2013 гг. (м/с «Сулак, высокогорная»)

Рис. 1. Изменение средней годовой температуры воздуха высокогорных луговых ландшафтов за 1931–2013 гг. (м/с «Сулак, высокогорная)

В связи с положением в свободной атмосфере и в достаточной близости от Каспийского моря, для внутригодового хода температуры воздуха характерны черты океаничности. Они проявляются в том, что средняя температура января и февраля отличаются незначительно (9,5 и 9,4° соответственно), а средняя температура августа выше, чем июля — 8,9 и 9,1° соответственно. Период с устойчивыми температурами ниже 0° продолжается с ноября по апрель месяц. Температуры выше +5°, достаточные для вегетации травяной растительности, отмечаются с начала июня до конца сентября. Наиболее неустойчивым термическим режимом, что иллюстрирует наибольшая величина отклонения, характеризуется холодное время года; по мере роста температуры воздуха ее амплитуды снижаются.

В связи с тем, что для данного ландшафта характерной является травяная растительность, были проанализированы изменения средней месячной и годовой температуры воздуха по 5-летним отрезкам (табл. 2). До 1990-х годов отмечаются условия, когда средняя годовая температура пятилетия была ниже или соответствовала средней годовой температуре за весь рассматриваемый ряд наблюдений. Наиболее холодными были 1956–1960 и 1971–1957 гг., когда температура была ниже средней на 0,5–0,4° ниже нормы. Вклад разных месяцев и сезонов года в изменение температуры воздуха существенно изменялся. Так, в 1956–1960 гг. температуры были ниже средних во все месяцы года кроме декабря и января, при этом весной понижение температуры было минимальным. В 1971–1975 гг. снижение температуры наоборот было наиболее существенным в холодное время года, тогда как в летние месяцы оно изменилось незначительно. В 1991–1995 гг., когда был зафиксирован абсолютный минимум температуры воздуха, она была существенно ниже средней в холодное время года, а осенью отмечалось ее довольно существенное повышение (особенно в ноябре). Начиная с 1996 г. отмечается устойчивый рост температуры воздуха, который хорошо заметен на рис. 1 и также заметно выявляется по положительной величине отклонения. Наиболее существенно температура возрастала в 1996–2000 и 2006–2010 гг. — до 0,6–0,9°, хотя вклад разных сезонов и месяцев в увеличение температуры был неодинаков. Тем не менее, несмотря на увеличение средней годовой температуры воздуха, общая продолжительность холодного периода существенно не изменилась: на протяжении всех рассматриваемых пятилетий он отмечается с ноября по апрель. Наиболее существенные изменения отмечаются в разгар лета, в июле и августе, когда температура стала подниматься выше +10° (1996–2000 и 2006–2010 гг.), то есть улучшились условия периода активной вегетации, чего не наблюдалось ранее. То есть на фоне повышения средней температуры воздуха почти во все месяцы, она наиболее существенно возросла в теплое время года.

Таблица 2

Изменения температуры воздуха высокогорных луговых ландшафтов Северо-Восточного Кавказа по пятилетним отрезкам (м/с «Сулак, высокогорная»)

Примечание: здесь и далее в числителе — средняя месячная и годовая температура воздуха соответствующего пятилетия, в знаменателе — отклонение от средней температуры.

Еще одним интересным явлением, которое нашло свое выражение и в изменении по 5-летним отрезкам, является изменчивость январских и февральских, а также июльских и августовских температур воздуха. Как уже отмечалось при рассмотрении всего массива данных, температуры зимних месяцев отличаются всего лишь на 0,1°, а летом август теплее июля на 0,8°. В этой связи 5-летние периоды, когда температура февраля была ниже температуры января, отмечались в 6 случаях, а ситуация, когда температура августа была выше температуры июля — в 10 случаях. При этом сдвиг обоих экстремумов температур, характерный для типичного океанического климата, отмечался в 1956–1960, 1966–1970, 1991–1995 и 2001–2005 гг., или в 4 случаях из 16. Аналогичная встречаемость была для ситуации, когда экстремальные температуры соответствовали чертам континентального климата, то есть когда январь был холоднее февраля, и июль — теплее августа (1946–1950, 1961–1965, 1971–1975, 1986–1990 гг.).

Изменение величины месячных и годовых осадков высокогорных луговых ландшафтов за 1931–2013 гг. иллюстрируют табл. 3 и рис. 2. Экстремальные величины годовых осадков отмечались в 1956 г. (707 мм) и 1966 г. (1565 мм). Количество осадков менее 800 мм отмечались 6 раз, а 1200 мм и более — 9 раз за рассматриваемый временнόй отрезок. Среднее годовое количество осадков составляет 1010 мм, поэтому чаще всего количество осадков изменяется в пределах 900–1200 мм. Однонаправленные изменения величины осадков от одного года к другому (увеличение или уменьшение), как и изменения температуры воздуха, чаще всего происходят на протяжении 2–3 лет. Линейный тренд иллюстрирует крайне незначительное уменьшение количества осадков от начала рассматриваемого временнόго ряда к его концу, тогда как полиноминальный тренд выявляет довольно заметную циклическую составляющую.

Таблица 3

Термический режим высокогорных луговых ландшафтов за 1931–2013 гг. (м/с «Сулак, высокогорная»)

Рис. 2. Изменение величины годовых осадков высокогорных луговых ландшафтов за 1931–2013 гг. (м/с «Сулак, высокогорная»)

Режим выпадения осадков типичен для данной территории: основная их часть выпадает в теплое время года с максимумом в июне (152 мм), а в холодное время их величина составляет 30–45 мм. В январе, феврале, октябре, ноябре и декабре, то есть преимущественно в холодное время, в отдельные годы осадки могут отсутствовать. В теплое время года минимальное количество осадков изменяется от 16 до 61 мм. С апреля по октябрь максимальное количество осадков может достигать более 200 мм в месяц, а в зимние месяцы — более 100 мм.

Изменение месячного и годового количества осадков высокогорных луговых ландшафтов Северо-Восточного Кавказа по пятилетним отрезкам иллюстрирует табл. 4. При столь значительной величине среднегодовых осадков (1010 мм/год) в качестве критерия для количественной оценки колебания традиционно применяются пороги изменчивости 5 % (около 50 мм), 10 % (около 100 мм) и более. В этой связи количество осадков, приближающихся к многолетней норме отмечалось в 1936–1940, 1941–1945, 1946–1950, 1956–1960, 1976–1980 и 2006–2010 гг. Несмотря на близость к норме, в эти периоды отмечалось довольно существенное изменение количества осадков по отдельным месяцам и сезонам года. Так, в 1936–1940 гг. значительное увеличение количества осадков в мае, июне и августе компенсировалось их небольшим снижением в остальные месяцы и сезоны года. В 1976–1980 гг. отмечалось уменьшение осадков в разгар лета, которой в значительной степени компенсировалось их увеличением в мае. Что касается 2006–2010 гг., то здесь более заметна изменчивость в отдельные месяцы, и довольно слабо — сезонные изменения.

Таблица 4

Изменения количества осадков высокогорных луговых ландшафтов Северо-Восточного Кавказа по пятилетним отрезкам (по данным м/с «Сулак, высокогорная»)

Недостаток осадков отмечался в 1931–1936, 1971–1975, 1981–1985, 1991–1995 и 1996–2000 гг. Как и в случае количества осадков, близких к норме, вклад разных месяцев и сезонов года существенно изменяется. Так, в 1931–1935 гг. отмечается хорошо выраженное снижение количества осадков в холодное время года (декабрь-март), а также в начале и конце вегетационного периода. Сопоставимое с этим пятилетием 1981–1985 гг. характеризуются наиболее существенным снижением осадков в разгар периода активной вегетации, тогда как в остальные месяцы снижение было не столь выраженным. Наиболее засушливыми оказались 1991–1995 гг., когда количество осадков уменьшилось на 155 мм от нормы, максимальное снижение пришлось практически на весь вегетационный период, тогда как в холодное время снижение было не столь значительным.

Количество осадков больше многолетней нормы отмечалось в 1951–1955, 1961–1965, 1966–1970 и 2001–2005 гг. Во время максимального увеличения количества осадков (1966–1970 и 2001–2005 гг.) оно не затронуло лишь 2–3 месяца, при этом в отдельные месяцы увеличение было более существенным, чем в другие.

В связи с тем, что средние температуры летних месяцев в пределах высокогорных луговых ландшафтов редко превышают +10°, расчет, например, гидротермического коэффициента может проводиться лишь для отдельных лет. В этой связи получить представления о соотношении условий тепло- и влагообеспечения можно на основе сопоставления приведенных таблиц изменения температур и осадков. Так, например, 1931–1935 гг. можно отнести к относительно холодным и сухим, как 1981–1985, 1991–1995 гг., так как в это время годовые температуры и осадки были ниже нормы. Теплыми и влажными были 2001–2005 гг., а теплыми и сухими — 1996–2000 гг. В остальные годы соотношение температуры и осадков было выражено не столь существенно: могла наблюдаться ситуация, при которой температура была близка к норме, а количество осадков — выше нормы (например, 1951–1955, 1961–1965, 1966–1970 гг.); или температура существенно выше нормы, а количество осадков соответствует норме, как в последний рассматриваемый пятилетний отрезок.

Таким образом, для термического режима высокогорных альпийских ландшафтов Северо-Восточного Кавказа можно выделить несколько характерных периодов. С начала 1930-х и до середины 1960-х годов амплитуда температур была сравнительно небольшая. Далее, со второй половины 1960-х годов и до середины 1990-х годов отмечается увеличение амплитуды колебания годовых температур. Наконец, последний рассматриваемый период, с конца 1990-х годов и до настоящего времени характеризуется постепенным ростом температуры воздуха с превышением предыдущего максимума 1966 г. Что касается изменения осадков, то их выпадение носит более упорядоченный характер, проявляющийся в том, что более четко выделяются периоды, когда их количество выше или ниже нормы. В этой связи, как показывают наши полевые наблюдения, сочетание условий, когда отмечается максимальное за весь период инструментальных наблюдений увеличение температуры воздуха в сочетании с количеством осадков, близким к норме, приводит к сокращению оледенения в наиболее приподнятой части Северо-Восточного Кавказа. В этой связи сложились условия для увеличения площади субнивальных ландшафтов.

Литература:

1.               Атаев З. В., Братков В. В. Современные климатические изменения полупустынных ландшафтов Северного Кавказа // Юг России: экология, развитие. 2010. № 3. С. 15–20.

2.               Атаев З. В., Братков В. В. Горно-котловинные ландшафты Северо-Восточного Кавказа: современные климатические изменения и сезонная динамика. Махачкала: ДГПУ, 2011. 128 с.

3.               Атаев З. В. Братков В. В., Гаджибеков М. И. Полупустынные ландшафты Северо-Западного Прикаспия: изменчивость климата и динамика. Махачкала: ДГПУ, 2011. 124 с.

4.               Атаев З. В., Братков В. В., Гаджибеков М. И. Реакция полупустынных ландшафтов Приморской низменности Дагестана на современные климатические изменения // Юг России: экология, развитие. 2014. Т. 33. № 4 (33). С. 27–39.

5.               Братков В. В., Атаев З. В. Высокогорные луговые ландшафты Северо-Западного и Северо-Восточного Кавказа // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2009. № 2. С. 93–103.

6.               Братков В. В., Атаев З. В. Интегральная оценка влияния климатических условий на горно-котловинные ландшафты северного склона Большого Кавказа // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2009. № 3. С. 99–101.

7.               Братков В. В., Атаев З. В., Байсиева Л. К. Временная неоднородность климатических условий предгорных ландшафтов Северо-Восточного Кавказа // Юг России: экология, развитие. 2013. Т. 1. № 1 (26). С. 6–11.

8.               Братков В. В., Заурбеков Ш. Ш., Атаев З. В. Мониторинг современных климатических изменений и оценка их последствий для ландшафтов Северного Кавказа // Вестник РАЕН. 2014. № 2. С. 7–16.

9.               Братков В. В., Салпагаров Д. С. Ландшафты Северо-Западного и Северо-Восточного Кавказа. М.: Илекса, 2001. 256 с.

10.           Братков В. В., Чайкин С. Ю., Ткаченко Ю. Ю. Изменения гидротермических условий ландшафтов южного склона Большого Кавказа // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2010. № 2. С. 94–98.

11.           Залиханов М. Ч. Прогноз изменения климата, высокогорных ландшафтов и оледенения Большого Кавказа на ближайшие десятилетия // Труды ВГИ. Вып. 62. М.: Гидрометеоиздат, 1985. С. 14–33.

12.           Заурбеков Ш. Ш. Современные климатические изменения и их влияние на ландшафтную структуру региона (на примере Северного Кавказа). Автореферат дис. … докт. геогр. наук. Краснодар, 2012. 48 с.

13.           Коломыц Э. Г. Прогноз влияния глобальных изменений климата на ландшафтную структуру горной страны // Известия АН СССР. Сер. геогр. 1985. № 1. С. 14–30.

14.           Реймерс Н. Ф. Природопользование: Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990. 637 с.

15.           Хрусталев Ю. П. Эколого-географический словарь / Научн. редактор Г. Г. Матишов. Батайск, 2000. 198 с.