Архив за день: 21.02.2018

Выводы

Климат Земли на протяжении ХХ столетия испытывал значительные изменения, которые четко проявлялись в повышении глобальной температуры – основной характеристики климата Земли. Наблюдаемые в настоящее время климатические изменения масштабны, и отчетливо проявляются во всех регионах земного шара. С начала XX столетия средняя  температура воздуха  возросла на 0,74 °C, примерно две трети приходятся на период после 1980 года. Каждое из последних трех десятилетий было теплее предыдущего, температура воздуха была выше, чем в любое предшествующее десятилетие, начиная с 1850 года [America’s Climate Choices. — Washington, D. C.: The National Academies Press, 2011. — P. 15].

 Потепление, наиболее ярко выраженное к началу ХХI вв., повсеместно сопровождалось климатическими аномалиями, в результате чего региональные климаты претерпели существенные изменения. Анализ среднепериодных наблюдений на метеостанциях Монголии показал, что среднегодовая  температура воздуха на территории Западной Монголии возросла на 2.08°C. за период с 1940 по 2017 г.

Исследованиями установлено, что климатические изменения последних столетий повлекли за собой существенные и необратимые изменения в пространственной структуре нивально-гляциальных ландшафтов высокогорий Монгольского Алтая. Суммарная площадь дегляциации массивов Сутай и Цамбагарав увеличилась на 37. 5 кв.км со времени максимума Малой ледниковой эпохи (около 18 кв.км приходится на последние 50 лет). Значение климатогенного аплифтинга ландшафтных поясов в горно-ледниковых бассейнах Монгольского Алтая достигла 180-200 м. В поясе дегляциации хребтов, под воздействием изменившегося климатического фона, субгляциальные отложения перешли в разряд субаэральных. На молодой литогенной основе стали формироваться новейшие перигляциальные и лимно-перигляциальные ландшафты.

Климатогенная трансформация геотермического режима альпийской мерзлоты Монгольского Алтая сопровождается увеличением мощности слоя сезонного протаивания, который в течение последних 25 лет увеличился на 24%. В зоне прерывистого и сплошного залегания многолетнемерзлых пород отмечена заметная интенсификация процессов термокарста. Данные компаративного анализа полихронных пространственных данных свидетельствуют о повсеместном и устойчивом увеличении числа и площади озер термокарстового генезиса, вызванных интенсивным подповерхностным протаиванием высокольдистых рыхлых отложений в пределах моренных комплексов Малой ледниковой эпохи. На более низких гипсометрических уровнях, в поясе прерывистого залегания многолетнемерзлых пород, отмечена тенденция обмеления и сокращения акваторий «зрелых» термокарстовых водоемов.

Результаты исследований

Анализ среднегодовой температуры показал ее устойчивый положительный рост по всем станциям – за период с 1958 по 2017 гг., он составил 2,30С; наибольшие значение 3,1°С наблюдается на станции Hovd, расположенной на средневысотных отметках в центральной части исследуемого района  (табл. 2). Среднемноголетняя температура для четырех станций Западной Монголии в целом имеет отрицательное значение и составляет -1,06°С, лишь в Ulgi она приобретает положительную величину. При этом среднеквадратичное отклонение по годам для всех перечисленных станций составляет порядка 1°С.

Таблица 2.

Изменение температуры и количества осадков по метеостанциям, расположенным на территории Западной Монголии за период с 1958-2017 гг.

 

 

Наименование метеостанции

Абсолютная высота,

м над у.м.

Коэффициент тренда температуры

Изменение температуры за исследуемый период, 0С

Средне-многолетняя температура, 0С

Среднее квадратичес-кое отклонение, 0С

ALTAI

2181

+0,037

+2,07

-1,01

0,96

ULIASTAI 

1759

+0,026

+1,53

-1,85

1,01

ULGI

1715

+0,039

+2,22

+0,74

1,24

HOVD

1405

+0,053

+3,07

-0,96

1,37

ULAANGOM 

939

+0,037

+2,03

-2,53

1,19

 

            На рисунке 1 представлены графики изменения среднегодовых температур по пяти станциям, имеющим длительный период наблюдений. Видно, что наибольшие значения среднегодовых температур приходятся на временной отрезок 1990-2000 гг., в котором наблюдается колебание амплитуд среднегодовых температур от среднемноголетнего значения от 2°С до 5°С. Обращает на себя внимание тот факт, что в некоторые годы среднегодовая температура может опускаться до минус 50С (например, станция Altai), а в некоторые годы подниматься до плюс 3 0С (например, станция Hovd). Стоит отметить, что данные за 1960-70 гг. по некоторым станциям неполные, следовательно, имеют дискретный характер. Анализ данных за 30-летний период наблюдений также показал положительный тренд с угловыми коэффициентами от 0,030 до 0,059; для данного периода рост температур меньше, чем за 60-летний период – среднее потепление составляет 1,6°С.  Характерной чертой выступают небольшие отличия в росте среднегодовых температур по территории региона (табл. 3).

Таблица 3

 Изменение температуры и количества осадков по метеостанциям, расположенным на территории Западной Монголии за период с 1984-2017 гг.

 

 

Наименование метеостанции

Абсолютная высота,

м над у.м.

Коэффициент тренда температуры

Изменение температуры за исследуемый период, 0С

ALTAI

2181

+0,048

+1,54

ULIASTAI 

1759

+0.044

+1,41

ULGI

1715

+0,057

+1,82

HOVD

1405

+0,059

+1,89

ULAANGOM 

939

+0,050

+1,60

OMNO-GOBI              

1590

+0,030

+1,29

BARUUNTURUUN

1232

+0,052

+1,66

BAITAG 

1186

+0,048

+1,53

 

 

 

Читать далее

Методическая основа исследований

Климатические колебания последних десятилетий повлекли за собой существенные и необратимые изменения в пространственной структуре нивально-гляциальных ландшафтов Монгольского Алтая, выраженные в формировании новейшей морфоскульптуры. Для количественной оценки ландшафтной трансформации, в рамках проекта разработана, апробирована и внедрена в использование  региональная геоинформационно-аналитическая система (ГИАС) «ЭвКЛиД» (Эволюция и Климатогенная Ландшафтная Динамика) (Рисунок 4). Система создана в программной среде открытого пакета Microdem/TerraBase V.16.0, Petmar Trilobite Breeding Ranch®  — простого и эффективного средства хранения, визуализации и анализа пространственных данных.

Информационной основой ГИС «ЭвКЛиД» является банк данных, организованный в виде каталогов, включающих листы топографической основы масштаба 1:25000, тематические базы данных в формате DBASE, материалы полихронного дистанционного зондирования. Все пространственные данные ГИАС «ЭвКЛиД» приведены к единой системе координат (WGS 84) и трансформированы в проeкцию UTM, векторные карты представлены в формате Shape-файлов. В качестве цифровой модели рельефа использованы планшеты Aster Global DEM второго поколения  и NASA SRTM матрицы с разрешением 1 arc sec.

Формирование банка данных ГИАС «ЭвКЛиД» осуществлялось из открытых сетевых порталов и файловых архивов Геологической службы США USGS (Global Data Explorer http://gdex.cr.usgs.gov/gdex/,  Earth Explorer https://earthexplorer.usgs.gov/), Национального Аэро Kосмического Агентства NASA (EOSDIS https://reverb.echo.nasa.gov/reverb), Роскосмоса (Геопортал http://gptl.ru/). В каталог полихронных ДДЗ включены мультиспектральные цифровые изображения высокого разрешения с аппаратов Landsat 8, Landsat 7 ETM+, Landsat 5,  ERTS, WorldView -2 , монохромные снимки KH-4B (Таблица 1).

Геокоррекция и реферирование материалов съемки с аппарата KH-4B производилась по характерным точкам, за которые принимались пересечения ландшафтных контуров, мысы скальных пород, устья притоков, характерные изгибы русел и прочие объекты, отображенные на аэрофотоснимках. Во всех случаях, количество жестких точек было не менее двадцати.

Оцифровка открытых водных поверхностей по материалам космической съемки производилась по прямым признакам дешифрирования. Главными дешифровочными признаками поверхностных вод являлись: ровный фототон и специфическая монотонная или выразительная структура изображения воды;  форма озер и приуроченность водоемов к пониженным элементам рельефа. Озера дешифрировались, когда становилась различимой их форма. При большом скоплении озер удавалось опознать даже очень мелкие из них, которые изображаются на снимках в виде небольших точек.

Для более четкого и контрастного отображения контуров ледников, при обработке мультиспектральных снимков Landsat, в среде Microdem/TerraBase V.16.0 были синтезированны изображения с использованием каналов 7–5–3. Для увеличения пространственного разрешения сцен Landsat 7,8 использовался панхроматический диапазон съемки (канал 8). Векторизация элементов ландшафтов осуществлялась в ручном режиме. При расчете площадей трехмерной поверхности ледников, в качестве цифровой модели рельефа использованы матрицы NASA SRTM  и ASTER GDEM V.2. Проведенная в полевых условиях верификация опорных точек оцифрованных полигонов, выявила погрешность измерений, не превышающих 8 — 10%. Границы ледников МЛЭ реконструировались по хорошо выраженным в рельефе краевым моренным комплексам.

Таблица 1.

Структура каталога данных дистанционного зондирования

 

 

Сенсор

 

ID снимка

 

Дата съемки

Landsat 8

LC08_L1TP_142026

LC81420262016226LGN00

LC81410272015216LGN00

LC81410262015200LGN00

2017-07-31

2016-08-13

2015-08-04

2015-07-19

Landsat 7 ETM+

LE71420262015231EDC00 

LE71410262015208EDC00

LE71410262004210PFS01

LT51420262004193BJC00

LE71410272003207ASN02

LE71410272002220SGS00

LE71410262002220SGS00

LE71420262002195SGS00

2015-08-19

2015-07-27

2004-07-28

2004-07-11

2003-07-26

2002-08-08

2002-08-08

2002-07-14

Landsat 5

LT51420262011228IKR00

LT51410262010218IKR00 

LT51410262001209BJC00

LT51410262000207BJC00

LT51410261998217BJC00

LT51420261998208BJC00

LT51410261996196BJC00

LT51420261995216BJC00

LT51420261991221BJC00

LM51410261991198AAA03

LM51410271991198AAA03

LT51410261991198XXX03

2011-08-16

2010-08-06

2001-07-28

2000-07-25

1998-08-05

1998-07-27

1996-07-14

1995-08-04

1991-08-09

1991-07-17

1991-07-17

1991-07-17

ERTS (Landsat 2)

LM21530261977261AAA03 LM21530261977225TGS03

1977-09-18

1977-08-13

KH-4B

DS1104-1055DF007

DS1104-1055DA013 

1968-08-11

1968-08-11

WorldView — 110

1030010048939200

2015-08-19

 

Рисунок 4 .Вид программного интерфейса ГИАС ЭвКЛиД с тематическими проектами «Цамбагарав» и «Сутай»

Исследования изменений гидротермического режима на территории Западной Монголии проведены на основе обработки и анализа показателей международной базы метеоданных  NOAA`s National Centers for Enviromental Information (NCEI) [Режим доступа: ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/gsod/] за период с 1958 по 2017 гг. по 14 метеостанциям, имеющим разные временные ряды наблюдений. Наибольшие периоды наблюдений за температурным режимом представлены для станций Altai, Uliastai,  Hovd, Ulaangom, Ulgi – 60 лет (1958-2017 гг); для станций  Omno-Gobi, Tolbo, Baitag – 30 лет (1984-20017 гг.); по остальным шести станциям метеоданные представлены только за последние 18 лет (2000-2017 гг.). Показатели по количеству осадков в базе данных наиболее полно отражены  также только  за последние 18 лет, и для отдельных станций за – 10 лет. Математическая обработка метеоданных NCEL проводилась методом конвертирования информации в приложение Exell, где показатели из традиционной U.S. Customary System переводились в международную систему единиц (СИ). Достоверность полученных данных подтверждается результатами статистического анализа и сопоставлением с некоторыми схожими по тематике исследованиями [Mongolia Second Assessment Report on Climate Change (MARCC-2014). – Ulanbataar, Ministry of Environment and Green Development of Mongolia, 2014. – 302 pp.].

Сведения о районе исследований

Монгольский Алтай –   горная система, состоящая из нескольких параллельных хребтов, протянувшихся на 1000 км с севера на юго-восток и разделенных продольными тектоническими впадинами. Высота основных хребтов Монгольского Алтая составляет 3200–3500 м, вершины преимущественно платообразные, а для наиболее высоких гор характерен альпийский рельеф. Горные породы представлены гранитами, порфирами, порфиритами и сланцами. Продолжением Монгольского Алтая являются более низкие, не образующие единого массива хребты Гобийского Алтая.  Северо-восточная часть системы граничит с котловиной Больших озер. С севера Монгольский Алтай примыкает к Горному Алтаю. Основным орографическим Монгольского Алтая узлом является массив Табын-Богдо-Ола (г. Найрамдал  –  4356 м).

 Рисунок 1. Физическая карта Монголии с обозначением ключевых участков исследований 

Характерной чертой атмосферной циркуляции региона исследований является преобладание в течение всего года западного переноса воздушных масс и развитие циклонической деятельности на арктическом и полярных фронтах. Годовой режим осадков является типичным для областей с континентальным климатом. Более половины зимнего количества осадков выпадает в первую половину зимы (с ноября по декабрь), характеризующуюся неустойчивой циклонической погодой. Основной же период зимы (с января по март) проходит на фоне высокого давления. Количество осадков в это время не велико. Весной вследствие усиления циклонической деятельности количество осадков несколько увеличивается и к июлю достигает максимума.

На термический режим региона основное влияние оказывают особенности рельефа, значения абсолютной высоты и характеристики снежного покрова. Минимальные температуры воздуха отмечаются в январе, максимальные в июле. Для склонов хребтов Сутай и Цамбагарав в летний период возможен точный расчет температуры воздуха по данным ближайших метеостанций, с учетом установленного градиента (0,58-0,590 на 100 метров подъема).

 

Читать далее