<<
>>

Общая оценка информативностиразличных индикаторов палеоклиматов А.А. Величко, В.П. Нечаев


При исследованиях современного климата и его изменчивости за последние 150-200 лет используются главным образом инструментальные наблюдения. Выявленные климатические закономерности, как правило, находят свое подтверждение в изменчивости других природных компонентов, поскольку климат - это результат развития сложнейшей системы взаимодействия атмосферы, гидросферы, биосферы и земной коры [Величко, Ясаманов, 1986].
Взаимодействие отдельных компонентов этой сложнейшей системы, где центральным компонентом выступает атмосфера, показано на рис. 2.1. Так, отчетливое потепление климата 1920-1930-х годов для 40-75° с. ш. (рис. 2.2), установленное объективными инструментальными данными, подтвердилось такими фактами, как отступание ледников и кромки морских льдов, расширение к северу ареалов теплолюбивых наземных и морских животных и т.п. Данный пример хорошо иллюстрирует возможности принципа актуализма прослеживать динамику климатических параметров на основе изучения других компонентов географической (ландшафтной) оболочки.
В исследованиях климатических условий исторического прошлого до начала периода ин
струментальных наблюдений использовались косвенные показатели климата. Для этого анализируются летописи и сказания народов мира, рассматриваются памятники материальной культуры человечества, по характеру которых зачастую удается выявить изменения в окружающей среде, имевшие место в ту или иную эпоху, лв
Специалист в области современного климата помимо данных о состоянии подстилающей поверхности располагает широким спектром материалов о временном ряде изменений гидротермических показателей, количестве приходящей радиации, региональных и глобальных особенностях атмосферной циркуляции и т.п. Синтезируя широкий спектр данных, основываясь на особенностях циркуляции атмосферы, можно установить характеристики климата для каждой конкретной территории.
В ином положении находится исследователь, пытающийся восстановить параметры климата в далеком прошлом. В качестве исходных материалов он располагает в основном данными о подстилающей поверхности, т.е. о всем многообразии современных земных ландшафтов, подчиняющихся законам географической зональности, провинциальности и высотной поясности, о литогенной основе этих ландшафтов, содержащей биогенные, биокосные и собственно литогенные свидетельства былых ландшафтов (индикаторы



КЛИМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА









палеоклимата). Первое крупное обобщение мировых данных на русском языке по истории, методам и результатам палеоклиматических исследований было опубликовано В.М. Синицыным [1967].
С тех пор количество палеоклиматической информации неизмеримо возросло. Изучение свойств климата на базе таких данных оформилось в целое направление -экспериментальную палеоклиматологию [Величко, 1985а,б]. Одно из основных ее положений заключается в существовании объективных связей между компонентами современной подстилающей поверхности (ландшафтными компонентами) и свойствами климата, причем подразумевается наличие таких связей и в прошлом.
Ясно, что подобная процедура палеоклиматических реконструкций основана на принципе актуализма. Однако другое важное положение экспериментальной палеоклиматологии заключается в наложении обязательных ограничений на принцип актуализма. Палеогеографические исследования показали, что структура и состав природных компонентов прошлых эпох отнюдь не аналогичны современным и прямое использование принципа актуализма в палеоклиматиче
ских реконструкциях может привести к ошибкам. Освободиться от них можно путем дифференцированного анализа данных. В концептуальном отношении это означает, что принцип актуализма должен сопрягаться с принципом, который получил определение как принцип палеоактуализма у И.П. Герасимова [1979], дополнительности у А.А. Свиточа [1982], дисконформизма у А.А. Величко [1985а].
Тем не менее, сохраняет свое значение основная методологическая предпосылка палеоклиматологии о тесной сопряженности свойств климата прошлого со свойствами природных систем поверхности Земли. Именно подход, согласно которому климат рассматривается как одна из составляющих природной системы (ландшафтной оболочки), наиболее соответствует задачам анализа изменения климата во времени, поскольку позволяет напрямую связать огромный массив палеогеографических данных по эволюции ландшафтных систем с задачами палеоклиматологии.
Таким образом, если специалисты, изучающие современную природу, часто пользуются формулой «климат - зеркало ландшафта», то
палеогеографу-палеоклиматологу, который задался целью реконструировать климат прошлого, скорее придется руководствоваться формулой «древний ландшафт - зеркало климата».
Как показывает опыт экспериментальной климатологии, палеоклиматические реконструкции ограничиваются в основном восстановлением сезонной изменчивости термического режима и режима увлажнения, а также некоторыми общими среднегодовыми характеристиками. Такие параметры непосредственно связаны с палеогеографическими индикаторами ландшафтов прошлого, без анализа циркуляционных процессов, данных о внешних факторах и взаимодействиях в системе глобального климата, поскольку эти сведения практически отсутствуют. В этом отношении палеоклиматические реконструкции в экспериментальной палеоклиматологии содержат элемент неопределенности.
Устранить такую неопределенность, казалось бы, возможно с помощью другого направления в палеоклиматологии - палеоклиматического моделирования. Однако этот путь осложняется трудностями ввода в модель всей совокупности климатообразующих факторов прошлого. Понятно, что для успешного моделирования климата прошлого также необходим учет принципа палеоактуализ- ма (дополнительности, дисконформизма). На современном же уровне приходится все же больше ориентироваться на реконструкции палеоклиматов, опираясь на прямые (палеогеографические) индикаторы.
Тщательный отбор и корректное использование таких индикаторов является важнейшей методической предпосылкой для дальнейших реконструкций палеоклиматов. Классификация палеогеографических индикаторов (показателей климатов прошлого) и их основные характеристики приведены в указанном выше обобщении В.М. Синицына [1967]. В дальнейшем с определенными изменениями и дополнениями они использовались в ряде других работ по палеоклиматологии [Славин, Яса- манов, 1982; Ясаманов, 1985; Борзенкова, 1992 и др.]. Коллективом сотрудников Института географии РАН и некоторых других научных учреждений России были детально проработаны методические приемы реконструкции палеоклиматов в свете основных положений экспериментальной палеоклиматологии [Методы..., 1985; Методические..., 1986; Гричук и др., 1987; Изменение...., 1999]. Краткий разбор основных разработок по данной тематике приводится ниже.
Получаемые эмпирической палеоклиматологией данные могут быть объединены в две основные группы. Одна из них включает материалы, с помощью которых можно охарактеризовать состояние подстилающей поверхности. По существу, они сводятся к построению «обычных» палеогеографических карт, отражающих соотношение суши и моря, распространение различных типов растительности, почв, границ ледниковых покровов, морских льдов, криолитозоны и др. Несмотря на то, что они не обладают спецификой климатических карт и не содержат оценок температур и осадков в определенных точках (что часто является необходимым в климатологии), эти реконструкции содержат совершенно необходимую информацию о климате. Только на основе этих данных можно рассчитать отражательную способность участков с различным растительным и почвенным покровами, над ледниками и в других условиях, а затем получить суммарное альбедо.
С помощью указанных карт можно установить географию температурных скачков при переходе от неледниковой к ледниковой поверхности, а также рассчитать температурные градиенты над конкретными ледниковыми покровами. Карты структуры криолитозоны (многолетней сплошной, многолетней несплошной, сезонной), в свою очередь, могут свидетельствовать о соотношении сезонов промерзания и протаивания, а, следовательно, и о соотношении температур воздуха самого холодного и самого теплого месяцев (индекс относительной суровости) [Нечаев, 1981]. Иными словами, материалы такого характера необходимы для выявления географических региональных особенностей климата. Без них также было бы невозможно провести правильную интерпретацию данных о температурах, осадках и других компонентах климата, полученных для отдельных точек и ареалов.
Данные, образующие вторую группу палео- климатических материалов, представляют собой наиболее ценную и в то же время наиболее трудно извлекаемую часть палеоклиматической информации. К настоящему времени существуют разработки, отражающие попытки получить данные о тепло- и влагообеспеченности в пределах континентов по всем трем группам объектов: биогенным, биокосным и литогенным. Каждая из этих трех групп содержит материалы, которые могут дать не только качественные, но и количественные оценки климата; далее они будут кратко охарактеризованы. Очень важно рассмотреть возможность построения общего ряда палеогеографических объектов по степени их палеоклиматической информативности (рис. 2.3).
В рассматриваемый здесь ряд не включены изотопные методы определения палеотемператур, поскольку рассматриваются палеоклиматические индикаторы для суши, среди которых изотопные материалы играют до сих пор пока еще ограниченную, но все возрастающую роль (изотопно-




кислородный метод применяется сейчас особо активно для толщ ледников Антарктиды и Гренландии, но также и для подземных льдов криоли- тозоны, для изучения древних лёссово-почвенных толщ, в которых заключены различные формы карбонатов). При этом выделяются три главных градации: количественная оценка, качественная оценка на уровне физико-географических зон или областей, сравнительная качественная оценка климата (холодно, тепло, влажно, сухо). Очевидно, что для целей данной работы наибольшую ценность представляют количественные определения палеометеорологических характеристик. Однако при работе с такими данными необходимо обязательно принимать во внимание не только принципиальную возможность применения того или иного палеогеографического объекта или метода, но и степень точности. Сравнительная таблица используемых объектов и методов показывает, что они представляют неодинаковые возможности для реконструкций древних климатов. Поэтому важно, чтобы исследователи, использующие публикуемые палеоклиматические оценки, обязательно учитывали степень точности и доверительные интервалы тех или иных результатов. Кроме того, оказывается, что значение объектов и методов неодинаково при реконструкции теплых и холодных эпох.
Из таблицы на рис. 2.4 следует, что для реконструкции климатов теплых эпох специалисты располагают значительно более широким набором объектов и методов, чем для холодных эпох. Это можно объяснить несколькими причинами. Сравнение с теплыми эпохами представляется более доступным, поскольку настоящее время (голоцен - современное межледниковье) относится к их ряду. Отсюда и возможность сопоставления экологии многих современных объектов с более древними теплыми эпохами. С другой стороны, и сами биогенные и биокосные объекты значительно разнообразнее в теплые эпохи, чем в холодные (ледниковые), когда происходит упрощение природной оболочки Земли не только на зональном уровне, но и на уровне геосистем более низкого ранга.
Проведенный сравнительный анализ ясно показывает, что из всего многообразия объектов и методов наиболее богатую и точную палеоклима- тическую информацию удается извлечь из палеоботанических данных. Именно они особенно важны для настоящей работы, посвященной эпохам глобального потепления климата. В этом случае для климатических характеристик могут быть использованы (с применением специальных методических приемов, которые будут рассмотрены в следующем разделе) отдельные растения-индикаторы, например, эфедра как показатель засушливого климата, наяда - влажного и теплого климата, а также формации и группы растений. Естественно, что точность получаемой палеоклиматической информации при этом не будет одинаковой.
Для межледниковых эпох (особенно позднего плейстоцена и в меньшей мере для более ранних этапов плейстоцена, когда в состав определяемых спектров входят ныне живущие растения, экология которых хорошо известна) уже на уровне растительных формаций можно получить представление об определенных рамках климатических условий, свойственных прошлому. Все это обусловило необходимость особо детального рассмотрения методических приемов палеоклима- тических реконструкций по палеоботаническим данным, которым посвящен специальный раздел.
Для палеоклиматических реконструкций ценные материалы могут быть получены и по фауни- стическим компонентам. Фауна издавна использовалась для характеристики климата. Установлены так называемые теплолюбивые и холодолюбивые комплексы животных [Агаджанян, 2009; Верещагин, 1985; Барышников, Маркова, 2002; Маркова, 1985; Кузнецова, Тесаков, 2003], позволяющих относить то или иное местонахождение к теплой или холодной эпохе. Привлечение отдельных родов (видов) млекопитающих лишь в незначительной степени позволяет уточнить климатические условия прошлого.
Многообещающим направлением является и оценка палеоклиматических параметров с помощью ископаемых насекомых. Некоторые из них оказываются настолько стенотермными, что уже по отдельному виду можно получить оценку в узком диапазоне условий [Киселев, 1981; Кузьмина, 1989; Sher et al., 2005].
Немалую палеоклиматическую информацию содержат такие биокосные образования как ископаемые почвы [Величко и др., 1985; Морозова, 1981]. Даже диагностика древних почв на уровне типа позволяет получить информацию в диапазоне, близком к тому, который дает изучение растительных формаций. Взаимное сочетание материалов, полученных по растительным формациям и типам почв, позволило получить достаточно надежные данные о динамике климатических условий в позднеплейстоценовое (микулинское, казанцевское) межледниковье, а также ареальные климатические характеристики.
Необходимо также кратко остановиться на литологических признаках климатов прошлого. Как известно, определенные генетические типы осадков (коры выветривания, эвапориты, различные виды органогенного осадконакопления) являются надежными индикаторами климатических условий [Страхов, 1962; Синицын, 1967]. Такие ком-


Рис. 2.4. Примерная матрица климатической информативности криогенных и литологических компонентов суши внетропического пространства (по А.А.Величко [1985]



поненты отражают особенности природной среды на уровне природно-климатических поясов и областей. Их можно использовать также для количественных оценок, хотя и с очень широким диапазоном точности [Герасимов, 1979].
Учитывая трудности палеоклиматических реконструкций для территорий с холодным климатом, следует особо выделить так называемые кри- осферные компоненты. Известно, какую важную климатообразующую роль играют ледниковые покровы. К сожалению, сами древние ледниковые комплексы не содержат прямой палеоклимати- ческой информации. Однако, если ввести в качестве исходных данных сведения о температурах и осадках в приледниковых районах, а также о форме самого древнего ледника, то удается реконструировать климат и над самим ледником [Хода- ков, 1982].
Не менее существенная информация для палеоклиматических условий территорий с холодным, но континентальным климатом может быть получена с помощью анализа криогенных образований [Романовский, 1993; Величко, Нечаев, 1999]. Установленные в современном мерзлотоведении зависимости между типами криогенных образований и условиями их формирования (климатическими параметрами) - весьма ценный инструмент для климатических реконструкций в регионах былого развития сурового климата.
Таким образом, экспериментальная палеоклиматология располагает широким набором критериев оценки климата: количественных, полуколи- чественных, качественных. Несомненно, что на современном уровне исследований все они должны использоваться в комплексе. Только в этом случае, не упуская малейшей информации, можно получить наиболее удовлетворительные результаты в области палеоклиматических реконструкций. Важнейшая составная часть этой информации - количественные данные, хотя бы потому, что они делают сравнимыми все остальные материалы, связанные с прошлым и современностью.
В целом можно отметить, что палеоклимати- ческая информативность имеет тенденцию к сокращению от биогенных компонентов через био- косные к литологическим, хотя значимость отдельных литологических компонентов (например, криосферных) в области количественных оценок весьма велика.
Наконец, в общих реконструкциях климатических условий прошлого тесно сплетаются данные экспериментальной палеоклиматологии и палео- климатического моделирования. Они смыкаются не только методически, но и территориально. Успехи дальнейших исследований в области экспериментальной палеоклиматологии связаны с развитием методик количественных оценок и с обогащением новым фактическим материалом.
<< | >>
Источник: А.А. Величко. Климаты и ландшафты Северной Евразии в условиях глобального потепления. Ретроспективный анализ и сценарии.. 2010

Еще по теме Общая оценка информативностиразличных индикаторов палеоклиматов А.А. Величко, В.П. Нечаев:

  1. Существующая общая оценка В К
  2. НЕЧАЕВ Константин Петрович
  3. Общая оценка адекватности состояния национальной - транспортной системы
  4. ВЗГЛЯДЫ НА РЕФОРМЫ ШАН ЯНА. ОБЩАЯ ОЦЕНКА СИТУАЦИИ ОБОЗРЕВАЕМОГО ПЕРИОДА
  5. Проекты фортов военных инженеров профессоров Величко и Мясковского
  6. Вопрос 43. оциально-экономические индикаторы
  7. 14.3. СОЦИАЛЬНАЯ СУЩНОСТЬ УДОВЛЕТВОРЕН- НОСТИ ТРУДОМ, ЕЕ СТРУКТУРА И ЭМПИРИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ
  8. 14.2. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ И ЭМПИРИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ОТНОШЕНИЕ К ТРУДУ, ИХ ТИПОЛОГИЯ
  9. 5.4. Психологические особенности подростков как индикаторы адекватности родительских позиций*
  10. Эпидемиология психических заболеваний. Общая психиатрия Тиганов А.С. (под. ред.) ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОБЩАЯ МЕТОДОЛОГИЯ
  11. Оценка эффективности и результативности в государственном секторе Необходимость организации системы оценки эффективности
  12. 11.2. ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ ПОЛЕЗНОСТИ. КАРДИНАЛИЗМ ИОРДИНАЛИЗМ В ОЦЕНКЕ ПОЛЕЗНОСТИ БЛАГ
  13. 6.2.8. Экспертная оценка стиля организаторской деятельности (модифицированный вариант А. Н. Лутошкина символической оценки стиля или почерка организаторской деятельности в версии Н. П. Фетискина)