Также для характеристики дендрохронологических рядов использованы такие параметры как стандартное отклонение, средняя чувствительность. Связь между хронологиями оценивалась с помощью корреляционного анализа.

Дополнительно применялся метод главных компонент для нахождения групп схожих объектов в выборке.

Связь ширины и плотности годичных колец ели и климатических параметров определялась с помощью корреляционного анализа Пирсона за текущий и предыдущий год (использовался так называемый гидрологический год – с октября по сентябрь).

Для анализа были использованы данные наблюдений 10 метеорологических станций, данные сеточного климатического архива CRU TS 3. (http://climexp.knmi.nl), данные моделирования индекса суровости засухи Палмера – PDSI (Palmer Drought Severity Index, Palmer, 1965, Dai, Trenberth, Qian, 2004) – широко используемый индекс метеорологической засухи. Он рассчитывается на основе двухслойной модели почвы, где верхний слой может вместить 2,5 см воды, а вместимость нижнего ограничена локальными условиями. Модели реконструкции летней температуры воздуха и объема годового стока построены на основе множественной регрессии.

Рис. 2. Карта расположения точек отбора образцов. Для площадок, отмеченных черным квадратом, имеется по две хронологии – одна по плотности и одна по ширине годичных колец. Названия типа KUNe/w обозначают, что здесь близко расположены несколько площадок, в данном случае площадки KUNE и KUNW.

Всего нами было составлено 30 локальных хронологий ширины, по одной для каждой площадки. Кроме того, составлено 3 хронологии максимальной плотности годичных колец ели для верхней границы леса.

Наиболее продолжительной, из всех составленных нами, оказалась хронология ENG, построенная для верховьев долины Энгильчек – это самая длинная хронология ели Шренка, как для Тянь-Шаня, так и для всего Азиатского региона (с 1301 по 2005 гг.). Она же является наиболее обеспеченной образцами и наиболее чувствительной к климату. На эту хронологию приходится абсолютное большинство выпадающих колец. Всего во всех кернах с верхней границы леса обнаружено 52 выпадающих кольца (за года). Из них 50 приходится на площадку ENG и по одному - на площадки KOE и SJ. Больше всего выпадающих колец обнаружено в 1917 году (4 шт.); кольцо этого года вообще является самым узким для всех хронологий верхней границы леса (вторым после него идет 1497 год).

Несмотря на то, что между кривыми, построенными для разных площадок, существуют естественные различия, связанные с особенностями экологических условий произрастания деревьев на отдельных пробных площадях, корреляционный анализ показывает высокое сходство между всеми хронологиями Тянь-Шаня в пределах двух совокупностей - верхней и нижней границы леса (Рис. 3). Исключение составляет хронология NUR, построенная для самой южной площадки, которая существенно отличается от остальных и не датируется относительно прочих хронологий. Она расположена не на ТяньШане, а на Алайском хребте Памира (Рис. 2) и, по-видимому, отражает существенно иные климатические условия. Эта хронология не участвовала в дальнейшем анализе.

Рис. 3. Хронологии ширины колец ели по всем пробным площадям для нижней границы леса (А), для средней части леса (Б), хронологии максимальной плотности (В), хронологии ширины годичных колец для верхней границы леса, включая хронологии Ф.Швейнгрубера (Г). По вертикальной оси индексы меняются в диапазоне от 0 до 2.

Таблица 1. Характеристики сводных хронологий Общая длина ряда, число лет 1680-2005 гг., 326 1626-1995 гг., 370 1301-2008 гг., Локальные хронологии ширины годичных колец ели для верхней и нижней границы леса и хронологии максимальной плотности были объединены в сводные хронологии TSH UP, TSH DOWN и Dmax, соответственно. Полученная таким образом сводная хронология ширины годичных колец для верхней границы распространения ели Шренка имеет продолжительность с 1450 по 2006гг. и состоит из 533 кернов (Таблица 1). Самая ранняя (с 1301 по 1450 гг.) и самая поздняя (с 2007 по 2008 гг.) части хронологии были отсечены по причине малого количества образцов на основе результатов теста EPS. Хронология TSH DOWN состоит из 161 образца и имеет продолжительность с 1741 по 2005 гг.

(см. Таблица 1). Сводная хронология по максимальной плотности Dmax для верхней границы леса состоит из 58 кернов и имеет продолжительность с по 1995 гг. (Таблица 1). Сводной хронологии для средней части леса не было создано по причине отсутствия связей между этими локальными хронологиями.

Несмотря на то, что условия роста деревьев на верхней и нижней границе леса существенно различны, большинство пиков у этих хронологий (TSH UP и TSH DOWN, соответственно) совпадают. Эти хронологии коррелируют между собой (r=0,46, p>0,01). Наблюдаемый у хронологии нижней границы леса (TSH DOWN) больший размах колебаний, чем у хронологии с верхней границы леса (TSH UP), связан с большей чувствительностью первой к климатическим изменениям. Аналогичный эффект для нижней границы отмечался китайскими исследователями (Wang, Ren, Ma, 2005). Сходство хронологий свидетельствует о том, что они отражают влияние некоторых общих климатических факторов регионального уровня. Почти все хронологии с нижней границы леса неплохо коррелируют со сводной хронологией TSH UP (r=0,4-0,5, p>0,01), однако с хронологией TSH DOWN хорошую корреляцию показывает только половина площадок для верхней границы леса. Особо можно выделить площадки с верхней границы леса - ENGUP, NAR и SK, которые показывают хорошую связь почти со всеми хронологиями на нижней границе леса. Интересно, что теснота корреляционных связей не соотносится с непосредственной близостью расположения площадок. Например, площадка KUN с верхней границы леса не показывает корреляционной связи с площадками KUNW и KUNE с нижней границы леса, хотя они находятся совсем рядом друг с другом.

Хронология плотности годичных колец имеет заметно меньшую амплитуду колебаний, чем хронологии по ширине колец. Этот эффект отмечался для максимальной плотности и другими исследователями (см. например Ваганов, Шашкин, 2000). Хронология Dmax не коррелирует с хронологиями ширины годичных колец ни с верхней, ни с нижней границы леса. Их экстремумы также не совпадают. Таким образом, ширина кольца и его максимальная плотность у ели Шренка вблизи верхней границы леса на Тянь-Шане отражают разные климатические показатели.

Глава 3. Климатический сигнал в хронологиях ели Шренка. Реконструкции.

Климатический сигнал. Для оценки реакции ширины и плотности годичных колец на погодные условия каждого месяца мы использовали значения корреляции и функцию отклика ширины годичных колец на среднемесячную температуру и сумму осадков, а также на среднегодовые значения (за гидрологический год с октября по сентябрь), измеренные в год формирования кольца и за предыдущий год. Для анализа использовались данные 10 наиболее длиннорядных метеостанций Киргизии (Атбаши, Нарын, Новороссийка, Ош, Покровка, Пржевальск, Рыбачье, Тамга, Тянь-Шань и Чон-Кызыл-су).

коэф.корреляции коэф.корреляции коэф.корреляции Рис. 4. Корреляция древесно-кольцевых хронологий с метеоданными: максимальной плотности с температурой (А) и осадками (Б), измеренными на метеостанции Чон-Кызылсу; ширины колец ели с нижней границы леса и температуры (В) и осадков (Г), измеренных на метеостанциях Тамга и Новороссийка соответственно; ширины колец ели верхней границы леса и температуры (Д) и осадков (Е), измеренных на метеостанции Чон-Кызыл-су.

Статистически значимыми на 99% уровне являются значения корреляции выше 0,35.

В результате этого анализа установлено, что ширина годичных колец ели Шренка и для верхней, и для нижней границы леса и для площадок со средней части леса имеет положительную связь с летними осадками предыдущего года и отрицательную связь с летней температурой предыдущего года (Рис. 5 в, г, д, е).

Для верхней границы леса наблюдается также отрицательный отклик на среднюю температуру апреля текущего года (Рис. 5 д). Плотность годичных колец ели, напротив, проявляет положительную связь с летней температурой текущего года и отрицательную связь с осадками лета текущего года (см. Рис. а, б). То есть для ширины годичных колец более значимы климатические условия предыдущего года, а для плотности – условия текущего года. Для верхней границы леса отрицательная связь с температурой лета предыдущего года выражена сильнее, чем положительная связь с осадками предыдущего года.

Связь с количеством осадков предыдущего года сильнее проявляется у хронологий с нижней границы леса. Эти выводы в целом согласуются с результатами, полученными для ели на территории китайского Тянь-Шаня (Wang, Ren, Ma, 2005).

Надо отметить, что наш вывод о зависимости прироста ели главным образом от условий увлажнения, по крайней мере в ХХ веке, косвенно подтверждается и тем, что ель растет именно на северных склонах даже на верхней границе своего распространения. Понижение же летней температуры является благоприятным фактором для роста ели, поскольку в этом случае уменьшается испаряемость, что препятствует иссушению растений. Кроме того, как отмечалось ранее, на Тянь-Шане наблюдается противофазный ход температуры и осадков летом, что также может косвенно объяснять отрицательную корреляцию приростов ели с летними температурами. Отметим, что сказанное, вероятно, справедливо для условий относительно теплого климатического фона, поскольку, как было показано ранее (Юрина и др., 2007), в периоды похолоданий, например, вначале XX в., отрицательная связь прироста ели Шренка с температурами теплого периода ослабевала.

Негативное влияние высоких среднеапрельских температур на прирост ели на верхней границе леса может быть связано с ранним сходом снежного покрова и, как следствие, со стрессом иссушения, что для ели может быть крайне неблагоприятным.

Сравнение приростов с метеоданными за три предшествующих года показало, что связь заметно уменьшается с удалением во времени. При этом корреляция смещается с летних месяцев на весенние (март-май) и для температуры, и для осадков.

Рис. 5. Связь ширины годичных колец ели Шренка и метеопараметров (среднемесячной температуры воздуха апреля текущего, температуры и осадков июля-августа предыдущего года) с данными высокогорной метеостанции Тянь-Шань.

Для анализа пространственной связи ширины годичных колец ели и метеопараметров, измеренных в различных частях Киргизии и на разных высотных уровнях, была составлена серия карт распределения взаимосвязи ширины годичного кольца ели Шренка с выявленными наиболее значимыми метеопараметрами: со среднемесячной температурой воздуха апреля текущего года, с температурами и осадками июля-августа предыдущего года (Рис. 5).

Неожиданным для нас оказался тот факт, что площадки показывают наличие климатического отклика примерно одинаковой силы со всеми исследованными метеостанциями, вне зависимости от их удаленности и высотного уровня. Это говорит о том, что большинство построенных нами хронологий, наряду с локальными, в большой степени отображает региональные климатические условия.

Рис. 6. Карта вариаций нормированных величин приростов (отмечены изолиниями) на разных площадках в 1917 году (составлена А.А.Медведевым).

Таблица 2. Годы аномалий прироста в хронологиях ширины колец ели (отклонение больше 2). Отмечены те годы, которые проявились не менее чем в 20% хронологий.

для верхней отрицательные 1669, 1670, 1685, 1692, 1693, 1712, для нижней отрицательные 1884, 1885, 1895, 1917, границы леса положительные 1903, 1908, 1910, При совместном анализе методом главных компонент площадок с разных высотных уровней выявлено, что по первой компоненте, объясняющей 45% изменчивости, хронологии с верхней и нижней границы леса имеют вклады одного знака, а по второй, объясняющей 16% общей изменчивости, они разделились на две группы (вклады разного знака), согласно высоте произрастания деревьев. Первая главная компонента положительно коррелирует с количеством летних осадков и индексом сухости PDSI (Dai, Trenberth, Qian, 2004), отрицательно с летними температурами предыдущего года.

Следовательно, общий сигнал в хронологиях с верхней и нижней границы леса можно объяснить одинаковой реакцией на эти метеопараметры. Вторая главная компонента отвечает за различия хронологий на разной высоте произрастания деревьев. Она не коррелирует с метеопараметрами и ее физический смысл, к сожалению, пока установить не удалось.

В таблице 2 показаны реперные годы для хронологий ширины годичных колец ели верхней и нежней границы леса (годы аномалий прироста ели с отклонением больше 2, отмеченные более чем у 20% хронологий). Из таблицы следует, что большинство положительных аномалий прироста на верхней границе леса приходится на XVI и XVIII века, а отрицательных – на XVII и XIX века. В среднем за период с 1450 по 2006 гг. частота отрицательных реперных лет больше, чем положительных. Это естественно, потому что деревья, как правило, более синхронно испытывают угнетения под влиянием набора лимитирующих факторов.

Перечисленные здесь реперные годы почти не совпадают для верхней и нижней границы леса. Однако надо отметить, что каждый положительный или отрицательный реперный год на одном высотном уровне соответствует повышению или понижению прироста на другом высотном уровне, хотя величины аномалий при этом могут быть и меньшими по амплитуде. Общим реперным годом для обеих границ леса является 1917 г. (Рис. 6) – год сильной засухи в Центральной Азии (Cook et al., 2010). Он характеризуется экстремальным отклонением прироста (более 2) для 18 из 30 хронологий. В этот год, согласно данным сеточного архива PDSI (Dai, Trenberth, Qian, 2004), на Тянь-Шане отмечалась очень сильная засуха в мае-сентябре.

Реконструкция летней температуры воздуха. Хронологии максимальной плотности годичных колец успешно использовались для реконструкций летней температуры воздуха в различных регионах земного шара (Briffa et al., 1998, 2002, Esper et al., 2002, 2003). Более того, на базе площадок KAR, SK и SJ уже было выполнено две температурные реконструкции: О.Н.Соломиной и др.

(2006) (температура воздуха мая-августа, по хронологии Dmax, калибровка по метеостанции Чон-Кызыл-су, период 1626-1995 гг., r2=0,62) и Р.Вильсоном и др.

(Wilson et al., 2007, температура июня-июля, на базе хронологий ширины годичных колец по площадкам SJ и KAR и максимальной плотности годичных колец по площадке SJ, период 1698-1995 гг., r2=0,36, калибровка по сеточному температурному архиву).

Нами обнаружено, что более тесная связь хронологии Dmax с температурой проявляется для периода июнь-август (r2=0,70). Регрессионный анализ показал, что еще лучшие результаты можно получить, используя не сводную хронологию Dmax, а взяв только две из трех площадок, а именно KAR и SJ. В таком случае полученная реконструкция выбирает 76% изменчивости (r=0,87, p>0,01).

Реконструкция выполнена на основе модели линейной регрессии, для периода с 1650 по 1995 гг. (Рис. 7).

Реконструкция производилась по формуле:

Т = 6,435* SJ Dmax + 2,56 * KAR Dmax +0, где SJ Dmax и KAR Dmax – соответствующие древесно-кольцевые хронологии максимальной плотности годичных колец ели.

Разделение инструментального ряда на период калибровки (1962-1991 гг.) и верификации (1948-1961 гг.) показывает, что связь температур июня-августа с максимальной плотностью годичных колец остается значимой для каждого из этих интервалов: коэффициенты корреляции для них составляют, соответственно 0,88 и 0,85. Графическое сравнение значений реконструированной и измеренной температуры летнего периода показывает, что практически все пики совпадают во времени и по амплитуде (Рис. 7). Лишь в отдельных случаях обнаружено некоторое несоответствие: расхождения отмечаются в 1966, 1977 и в 1988 годах – в эти три года реконструированная температура примерно на 0,5 оС ниже, чем измеренная.

Рис. 7. Реконструкция средней температуры июня-августа по максимальной плотности годичных колец ели. А — температура июня-августа, измеренная на станции Чон-Кызыл-су и реконструированная по максимальной плотности; Б — реконструированная температура июня-августа для 1650–1995 гг. и реконструированные значения, сглаженные одиннадцатилетним скользящим средним.

Согласно полученной реконструкции, самые низкие летние температуры (отклонение больше двух стандартных отклонений) приходились на 1694, 1696, 1698, 1755, 1761, 1783, 1803, 1813, 1841, 1869, 1920 годы, самые высокие – на 1728, 1807, 1879, 1917, 1933, 1984 годы. Характерно, что самые холодные годы отмечались в XVII-XVIII веке и в начале XIX века, а самые теплые годы - в XIX-XX веке. Это может служить определенным свидетельством тенденции к потеплению климата на Тянь-Шане (и в Средней Азии) в последние 100-150 лет.

Как было отмечено ранее, по инструментальным данным заметное потепление на Тянь-Шане отмечается только в последние 15 лет с 1997 г., а хронологии максимальной плотности, по которым выполнена реконструкция, заканчиваются в 1995 г., поэтому они не могут его зафиксировать. Однако, как можно заметить по нашей кривой, на последнем семилетнем отрезке отмечается небольшое повышение значений реконструированной температуры. Хочется отметить, что отрицательные аномалии, выявленные для 1690-х годов, проявляются в обеих хронологиях (KAR Dmax и SK Dmax) и, следовательно, не являются артефактом. Возможно, понижение температуры 1694 и 1696 гг. связано с извержением сильным эксплозивным вулкана Гекла в 1693 году.

Построенная нами реконструкция температуры воздуха коррелирует с температурой тех же месяцев по данным сеточного температурного архива CRU TS 3.1 для обширной территории Средней Азии (Рис. 8), что говорит о региональной значимости полученных данных.

Рис. 8. Корреляция реконструированных летних температур Центрального Тянь-Шаня и данных из сеточного температурного архива CRU TS3.1 за июнь-август за период 1901гг.

Реконструкция речного стока. Как следует из предыдущей главы, ширина годичных колец ели Шренка сильно зависит от количества осадков и увлажнения в целом, поэтому логично исследовать связь наших древеснокольцевых хронологий с величиной речного стока. Прирост древесины может быть использован для реконструкции речного стока, так как в засушливых районах оба показателя находятся под влиянием сходного набора климатических факторов (Fritts, 1976; Meko et al., 1995). Древесно-кольцевые хронологии успешно использовались для реконструкции стока рек в горах в Монголии (Davi et al., 2006), в Северной Евразии (McDonald et al., 2007), в Сибири (Агафонов, 2011), на Восточном Тянь-Шане (Yuan et al., 2007).

Нами была исследована корреляция всех наших хронологий с объемом годового стока 15-ти тяньшаньских рек (21 гидропост). Для хронологий ширины годичных колец в целом выявлена хорошая взаимосвязь с объемом стока (до r=0,71). Сравнение объема стока с хронологиями максимальной плотности годичных колец не дает высоких корреляций, что подтверждает выводы, полученные в предыдущей главе, о том, что плотность годичных колец в первую очередь реагирует на температуру, а ширина годичных колец – на количество осадков.

Мы выполнили реконструкцию значений объема годового стока для гидропоста Кекирим, так как это – один из наиболее представительных и интересных с точки зрения дальнейшего использования гидропостов: он расположен в среднем течении крупнейшей реки Киргизии Нарын и находится чуть выше Токтогульского водохранилища и Камбаратинской гидроэлектростанции. Кроме того, именно для этого гидропоста отмечаются наибольшие значения корреляции с древесно-кольцевыми сериями.

Инструментальные значения стока были исправлены для двух лет – 1969 и гг., – эти годы существенно отличались от измерений на гидропосте Нарын и вообще от общего фона значений стока для Тянь-Шаня. Корректировка измеренных значений стока производилась по данным гп Нарын по стандартной формуле. Для реконструирования стока методом множественной регрессии было составлено наиболее статистически значимое и экологические обоснованное уравнение. В уравнение в качестве независимых переменных вошли две площадки SK и DJKU, первая из которых находится в среднем течении Нарына, а вторая у его истоков.

rec-N = 926,64+843,21*DJKU+758,57*SK где DJKU и SK – соответствующие древесно-кольцевые хронологии ширины годичных колец.

На основе этой модели был реконструирован объем годового стока р. Нарын с 1753 по 1995 гг. – rec-N. Модель выбирает 60% изменчивости стока (r=0,76, p>0,01, см. Рис. 9). В качестве калибровочного интервала времени принят период с 1961 по 1992 гг. Верификация уравнения выполнена для периода 1939гг. Эта проверка показала, что связь остается значимой и для каждого из этих интервалов: коэффициенты корреляции составляют соответственно 0,78 и 0,67. Согласно полученной реконструкции, повышение объема годового стока р. Нарын наблюдалось на рубеже XVIII-XIX веков, в конце XIX века, в 1940-е годы, 1952-1959 гг., 1964-1973 гг., в конце XX века. Понижение объема годового стока - во второй половине XVIII века, с 1830-х по 1870-ые гг., в 1910-е годы, в 1970-80-х гг. Самые низкие значения стока приходятся на 1917-1918 гг. В эти годы на территории всего Центрального Тянь-Шаня отмечалась сильная засуха, что подтверждается нашей температурной реконструкцией. Согласно нашей реконструкции, подобные явления отмечаются приблизительно раз в столетие – в 1771 г. и в 1844 г. (Рис. 9, б). Максимальный объем годового стока отмечался в 1794 и 1994 гг.

Рис. 9. Реконструкция годового стока р. Нарын для гп Кекирим. А – измеренный на гп Кекирим и реконструированный объем годового стока за период инструментальных наблюдений; Б – реконструкция годового стока р. Нарын на гп Кекирим за весь реконструированный период и сток измеренный на гп Кекирим.

Глава 4. Построенные нами хронологии и реконструкции в контексте других косвенных данных о региональном палеоклимате.

Сравнение наших данных с аналогичными региональными реконструкциями для Центральной Азии часто затрудняется тем, что большинство из них недоступны для нас в цифровой форме. В этих случаях мы вынуждены довольствоваться визуальным сравнением кривых. Отдельные серии опубликованы (Борщева, 1983), другие содержатся в международных архивах (http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/treering.html), что дает возможность получить количественные характеристики сходства и различия реконструкций.

Наши хронологии ширины годичных колец хорошо коррелируют с аналогичными хронологиями, построенными Н.М.Борщевой (1983) для Заилийского Алатау (r=0,44-0,59 p>0,01), а хронологии максимальной плотности – с аналогичными хронологиями для Восточного Тянь-Шаня (r=0,81, p>0,01, Yuan et al., 2008).

Вместе с нашей реконструкцией, для разных частей Тянь-Шаня насчитывается семь реконструкций температуры лета (см. главу 1). Пять из них, опубликованные в работах (Соломина и др., 2006, Wilson et al., 2007, Chen et al., 2008, Chen et al., 2009), и наша реконструкция показывают схожие внутривековые колебания хода летних температур, в частности, понижение температуры лета в конце XVII в., в 1780-е, 1820-е гг., в середине XIX в., на рубеже XIX и XX в. и в 1960-1970-е гг. Повышение температуры лета отмечается в начале XVIII в., в 1830-е гг., во второй половине XIX в., в 1920е гг. и в конце XX в. Реконструкции Соломиной и Вильсона не приведены на рисунке Рис. 10 для облегчения его восприятия, так как они построены с использованием тех же хронологий, что и в этой работе, но в несколько ином наборе и для других летних месяцев, как было описано выше.

Рис. 10. Сравнение реконструкций температуры лета для Тянь-Шаня.

Сильно отличаются от нашей температурной кривой кривые Я.Эспера (Esper et al., 2003) и Ф.Чена (Chen et al., 2010; см. Рис. 10). Реконструкция Эспера построенная на основе ширины колец можжевельника, отобранного на ЮгоЗападном Тянь-Шане, отличается невысокой корреляцией с инструментальными температурами за апрель-сентябрь: r = 0,46 (гмс Фергана, Восточный Узбекистан). По-видимому, различия результатов связаны, как с использованием другого вида деревьев, использованием другого способа индексирования (RCS) и низкой корреляцией этой реконструкции с метеоданными, так и с удаленностью районов исследования в пространстве.

Косвенно в пользу последней гипотезы свидетельствует отсутствие корреляции нашей самой южной площадки с остальным массивом тяньшаньских хронологий. Во втором случае, помимо фактора удаленности, причины расхождения могут быть связаны с тем, что в основу реконструкции Ф.Чена (Chen et al., 2010) положена одна локальная хронология (21 дерево), в которой могли отразиться особенности климата долины р. Урумчи, в то время как наша реконструкция основана на двух площадках, разделенных между собой расстоянием в сотни километров и, как было показано выше, она имеет высокую региональную репрезентативность (см. Рис. 10).

Отметим, что наша реконструкция показывает наилучшую связь с данными инструментальных наблюдений и является одной из наиболее продолжительных для Тянь-Шаня.

Внутривековые колебания летней температуры по нашей реконструкции почти синхронны с таковыми на кривой среднегодовой температуры Северного полушария за 1871-1997 гг. (Jones et al., 1999) и внутривековыми колебаниями летних температур Северного полушария (Briffa et al., 2001). Для сглаженных 11-летним скользящим средним перечисленных реконструкций связь является статистически значимой (r = 0,38 и 0,45 соответственно, для периода с 1655 по 1975 гг., p>0,05). Так как наша реконструкция является независимой по отношению к упомянутым реконструкциям, эта согласованность в какой-то степени является косвенным свидетельством ее достоверности.

Полученную нами реконструкцию годового стока р. Нарын мы сопоставили с реконструкцией годового стока реки Манаси (Yuan et al., 2007), протекающей по Восточному Тянь-Шаню, по территории Китая, на расстоянии около 1000 км на восток от р. Нарын. Она основана на данных по ширине годичных колец ели Шренка для периода 1629-2000 гг. (r2=0.51). Реконструированные нами периоды понижения объема годового стока р. Нарын хорошо согласуются с реконструированными колебаниями стока р. Манаси (Рис. 11), хотя между кривыми заметны и существенные различия, вероятно связанные с региональными особенностями климата двух удаленных друг от друга районов.

Нами замечено сходство кривой, описывающей исторические данные о частоте пыльных бурь в Китае (Giralt et al., 2003), и реконструкции стока р. Нарын. Пыльные бури на северо-западе Китая возникают в случае распространения Азиатского антициклона в пустыню Такла-Макан, откуда они идут на восток, в сторону Тянь-Шаня. Высокая частота пыльных бурь соответствует холодным и/или сухим периодам в этом районе (Deer, 1984). Они отмечались в 1750-1770-е, 1800-е, 1860-е и 1910-е гг. Эти периоды прекрасно согласуются с периодами понижения стока в начале XX в., в середине XIX в. и во второй половине XVIII в.

Рис. 11. Сравнение реконструкции годового стока р. Манаси (черная линия) и р. Нарын (серая линия). Жирные кривые - одиннадцатилетние скользящие средние (показаны нормированные значения).

Сопоставление наших данных с пространственной реконструкцией индекса сухости PDSI для Азиатского региона (Cook et al., 2010) показало, что из описанных в этой статье пяти крупных засух последнего тысячелетия (1638гг.) в наших хронологиях ширины годичных колец ели первая из перечисленных засух проявляется в 1639 г. (для TSH UP), второй период смещен на 1768-1779 гг. (для TSH UP), третья и четвертая засухи совсем не отразились на Тянь-Шане и только последняя засуха – 1918-1919 гг. на Тянь-Шане выражена так же ярко, как и во всем Азиатском регионе. Здесь она проявилась на год раньше: в 1917-1918 гг.

По мнению Э.Кука и др. (Cook et al., 2010), эта засуха связана с сильным проявлением Эль-Ниньо и ослаблением действия азиатского муссона, что могло повлиять на циркуляционные особенности в Средней Азии в целом, даже за пределами муссонной области. В реконструированном стоке р. Нарын отражаются засухи 1876-1878 гг. (снижение на 20% от среднего многолетнего) и 1917-1918 гг. (снижение на 70% от среднего многолетнего).

Сравнение наших сводных хронологий с данными наблюдений за колебаниями оз. Иссык-Куль за период 1927-1987 гг. выявило, что наиболее тесная корреляция значений уровня озера обнаруживается со сглаженными одиннадцатилетним скользящим средним хронологиями верхней границы леса TSH UP и максимальной плотности Dmax (r = 0,64, р>0,05). Это интересно тем, что, как отмечалось ранее, сами эти хронологии между собой совсем не коррелируют. Возможно, эти хронологии отражают разные составляющие, от которых зависит уровень озера: Dmax – летнюю температуру в высокогорье и, соответственно, таяние ледников, TSH UP – баланс температуры и увлажненности. Колебания уровня озера Иссык-Куль при 11-летнем сглаживании показывают связь с реконструированным стоком р. Нарын (r = 0, р>0,05). Связь колебаний уровня оз.Иссык-Куль с летней температурой, измеренной и реконструированной по гмс Чон-Кызыл-су, не выражена.

Нами подтверждается установленная ранее (Соломина и др., 2006) положительная связь аккумуляции ледников Карабаткак и Сарытор (Центральный Тянь-Шань) с большинством хронологий ширины годичных колец ели, что, скорее всего, косвенно свидетельствует о положительном влиянии на прирост ели количества осадков холодного периода. Отрицательная корреляция с абляцией и балансом массы хронологий максимальной плотности годичных колец ели объясняется известной связью летних температур с этими параметрами.

Таким образом, сравнение наших хронологий и реконструкций с другими косвенными палеоклиматическими данными показывает перспективность подобных исследований для территории Средней Азии. Однако очевидно, что многие вопросы на современном этапе оказываются еще нерешенными. Так, например, вопрос о долгопериодной составляющей изменчивости климата остался за рамками этой работы, так как он не может быть решен на основе имеющегося дендрохронологического материала и существующих методик.

Предлагаются разные подходы для его решения, в частности, построение комплексных реконструкций, основанных на нескольких разных видах индикаторов (см. например, Демежко, Соломина, 2009), однако для Тянь-Шаня такие попытки пока не предпринимались. Большую помощь в оценке долгопериодных трендов могли бы оказать реконструкции динамики верхней границы леса (см. например, Шиятов, Мазепа, 2007), к сожалению, на ТяньШане находки старой древесины ели выше современной границы леса нам не известны.

Заключение.

В настоящей работе проведено исследование 33 древесно-кольцевых хронологий по ширине и максимальной плотности годичных колец ели Шренка.

Впервые создана древесно-кольцевая хронология ели Шренка на верхней границе ее распространения, охватывающая период с 1301 по 2008 гг. – это в настоящий момент самая продолжительная древесно-кольцевая хронология ели Шренка для территории Центральной Азии. Выполнен анализ взаимосвязи ширины и плотности годичных колец ели Шренка и климатических условий.

Показано, что для ширины годичных колец более значимы условия увлажнения предыдущего года, а для плотности – температурные условия текущего года.

Хронологии показывают наличие корреляции с метеоданными без явной зависимости от близости метеостанций к площадкам отбора образцов. Это говорит о том, что полученные нами хронологии в большой степени отражают региональные климатические условия.

Впервые на основе дендрохронологических данных создана реконструкция межгодовой и внутривековой изменчивости объема годового стока р. Нарын с 1753 по 1995 гг. (r=0,76). Выделены периоды повышения и понижения объема годового стока. Описанные нами периоды понижения объема годового стока в целом согласуются с реконструированными колебаниями стока р. Манаси на Восточном Тянь-Шане (Yuan et al., 2007), что говорит о региональном масштабе выявленных засух.

В диссертации сделано уточнение реконструкции летней температуры для верхней границы леса на Центральном Тянь-Шане за 1650-1995 гг. Полученная реконструкция имеет самую высокую корреляционную связь с измеренными температурами лета (r=0,87) и является одной из наиболее продолжительных реконструкций среди всех созданных для данного региона.

Кроме того, наши данные позволяют получить реконструкцию индекса сухости (PDSI) и баланса массы ледников Тянь-Шаня. Эти задачи возможно будет решить в будущем.

Однако очевидно, что многие вопросы на современном этапе оказываются еще нерешенными. Так, при расхождении разных реконструкций зачастую остается неясным вклад пространственной изменчивости климата и неклиматического сигнала, который вносит «шум» в эти реконструкции, а также вопрос о возможной нестационарности связей климатических и дендрохронологических параметров и реконструкции долгопериодных колебаний по дендрохронологическим данным. Перечисленные проблемы имеют фундаментальный характер и не могут быть решены в рамках данного исследования. Сравнение наших хронологий и реконструкций с другими косвенными палеоклиматическими данными показывает перспективность подобных исследований для территории Средней Азии.

Благодарности Автор выражает благодарность О.Н.Соломиной за научное руководство, В.Г.Коновалову за помощь и консультации при создании гидрологической реконструкции, В.В.Грязновой и Ю.З.Мацковской за помощь в обработке и измерении дендрохронологических образцов, В.В.Мацковскому за техническую и методическую поддержку, а так же В.В.Клименко, В.В.Поповой, Е.А.Долговой, Е.П.Кузнецовой, А.А.Медведеву, С.С.Кутузову, И.А.Рыбакову, Г.Е.Красникову, В.Н.Михаленко, М.Г.Кунаховичу, Б.Б.Франкштейну, Р.Усубалиеву за помощь на разных этапах работы.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Solomina O.N., Maximova O.E., Gorlov M.G. Tree-ring reconstruction of summer temperature of the last five centuries in the Tien Shan mountains, Kyrgyzstan republic // Symposium in memory of the 80th anniversary of the German-Russian Alay/ Pamir Expedition in 1928. 2008. Р.10.

2. Максимова О.Е. Древесно-кольцевая хронология ели Шренка за последние семь столетий для окрестностей ледника Иныльчек, Тянь-Шань, Киргизия // мат. Международной конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2009». 2009. http://www.lomonosovmsu.ru/archive/Lomonosov_2009/htm/05_9.pdf.htm.

3. Maximova O.E., Solomina O.N. Seven-centuries spurce ring width chronology in the area of Engilchek glacier, Tien Shan mountains, Kyrgyzstan republic // Proceedings of the International workshop “Reconceptualizing cultural and environmental change in Central Asia: an historical perspective on the future”. Kyoto, Japan. 2010. Р.1-10.

4. Соломина О.Н., Максимова О.Е. Дендрохронологические исследования на Тянь-Шане как источник климатической информации // Известия РАН, серия географическая. 2010, №6, сс. 54-66.

5. Максимова О.Е. Древесно-кольцевая хронология ели Шренка за последние семь столетий для района ледника Эныльчек на Тянь-Шане // Лед и снег. 2011. №1(113). С.124-130.

6. Maximova O.E. Tree-ring based reconstruction of summer temperature in the Tien Shan Mts // International conference of young scientists «Land-oceanatmosphere interactions in the changing world», Program and Abstracts, Vistula spit.

2011. Р.55.