 |
|
Влияние климата и его изменения на опустынивание
Процессы опустынивания в Калмыкии начали развиваться еще в конце 19 века. С тех пор состояние земель Калмыкии сильно изменились, как известно, в худшую сторону. Весь этот отрезок времени можно условно разделить на 3 периода.
За базисный период принят период с 1881-1940 гг., когда антропогенное воздействие на природу было минимальное, а количество инструментальных наблюдений достаточно полноценное - 330 точек. Добазисный - (1881-1915 гг.) характеризуется небольшим воздействием, недостатком точек наблюдений. Послебазисный - (1940-1964 гг.) максимальная трансформация всех компонентов природной среды. Послебазисный - (1961-1981 гг.) функционирование современного природно-антропогенного ландшафта.
Регион находится под влиянием воздушных масс Атлантики, Арктики, Казахстана, Средней Азии, Черного и Каспийского морей. Поэтому создается достаточно пестрая картина массопереноса, осложненная мезорельефной мозаичностью и пестротой растительного покрова, которая может служить причиной возникновения аномалий, вызывая неустойчивый гидротермический режим.
По сумме годовых осадков на базисный период (1881-1940 гг.) зафиксировано 12 аномалий аридизации, составляющих 7,4 % площади (1,4-17,3 %) и 13 аномалий гумидизации на площади 5,7 % (3,4-7,4 %). Наиболее крупные очаги опустынивания приурочены к зонам аридизации, где количество осадков на 40-100 мм меньше, чем на прилегающей территории. Зоны гумидизации часто располагаются в пойменных районах и возвышенностях, покрытых лесом.
В целом увеличение аридности СЗ Прикаспия отмечается с северо-запада на юго-восток. Однако четкой зональной изменчивости аридности (NIA) не отмечается из-за влияния Каспийского моря, крупных водных артерий, мезорельфных особенностей и трансграничной циркуляции воздушных масс.
Наиболее тяжелая агроклиматическая обстановка отмечается в зонах аридизации. В южной части региона (Черные земли) агроклиматическая аномалия аридизации ограничивается изолинией NIA=0,76, а внутри неё располагаются очаги с NIA=0,79-0,84. В северной и северо-восточной части региона границы аномалий проходят через 0,5-0,58, возрастая к центру очага до 0,56-0,69. Здесь, в пустынной и полупустынной зонах, аборигенные фитоценозы имеют потенциальную урожайность менее 6-8 ц/га, в степной зоне до 15 ц/га.
Агроклиматические аномалии гумидизации имеют улучшенный режим увлажнения и более высокую продуктивность травостоя – 9,1-24, 0 ц/га.
Уменьшение количества метеопостов к 1961-1981 гг. позволило достоверно судить о реальных аномалиях и потенциальных, выявленных по косвенным признакам.
За вековую историю (1881-1981 гг.) интенсивного земледелия и трансформации природных ландшафтов установлено, что 90 % территории имеет несбалансированный режим увлажнения. Из них около 30 % предрасположено к аридизации, 25 % - к гумидизации, 45 % - характеризуются флуктуационным режимом, то есть здесь попеременно (через 10-30 лет) проявляются противоположные тенденции.
На территориях (10%), где хорошо сохранились коренные аборигенные фитоценозы и природные ландшафты (Волгоградское Заволжье, Р. Калмыкия около п. Нарын-Худук), сохраняется климатическая стабильность, где необходимо проводить мониторинг, так как они являются индикаторами естественных климатических флуктуаций.
Сложившийся режим увлажнения хорошо объясняется глобальной циркуляцией атмосферы и антропогенной деятельностью, направленной на трансформацию ландшафтов. Выявленные региональные особенности (по 3 периодам) изменения годового количества осадков свидетельствуют о тенденции нивелировки увлажнения территории за счет выравнивания подстилающей поверхности и сходности современных агроландшафтов.
В добазисный период (1881-1915 гг.) отмечается дискретное уменьшение осадков в основном в широтном направлении, наиболее значительное в южной и юго-восточной части региона в зонах аридизации, способствуя зарождению «древних» очагов опустынивания.
В послебазисный период (1940-1964 гг.) фиксируется чередование территорий с повышенным и пониженным количеством осадков в меридиональном направлении, в соответствии с закономерностями переноса воздушных масс в меридиональную южную эпоху. Наибольшему иссушению подвергаются трансформированные ландшафты: зарегулированные пойменные территории, обезлесенные возвышенности. Аридные аномалии, где проведено лесомелиоративное обустройство территорий (Нижне-Днепровские пески, пригородная зона г. Волгограда) улучшают водный режим.
За период 1961-1981 гг. в целом по региону происходит увеличение выпадающих осадков, в том числе и в зонах аридизации. Гумидные аномалии сохраняют противоположную тенденцию. Выявлены большие площади (пограничные районы Ростовской и Волгоградской областей), где продолжает уменьшаться количество выпадающих осадков, и они являются потенциальными очагами экологической нестабильности.
Термические ресурсы (осредненные за период солнечной активности) показывают, что повсеместное потепление отмечается в январе с 1965 г. Современные показатели декабря и февраля близки к значениям конца 19 века. Весна, начиная с 1944-1953 гг., стала запаздывать на 8-10 дней, а температура увеличилась на 1-3,5 0С. В летний период (после 1933-1943 гг.) отмечается тенденция к небольшому понижению температуры. Сейчас осень (октябрь-ноябрь) почти сравнялась по температурному режиму с концом 19 века.
Температура холодного периода с конца 19 века (-2,5-3,0 0С) имеет тренд к почти 2-х кратному увеличению к 1995 г. (-1,5-2,0 0С), а в теплый период отмечается тенденция уменьшения температур, то есть климат стал мягче, понизилась континентальность. [13]
Наиболее высокие среднегодовые температуры фиксируются в конце 19 и 20 веков (соответственно 9,6-10,1 0С), более низкие с 1913-1964 гг., рис.6. Календарный анализ экстремально высоких температур 1972, 1985, 1986 гг. в различных пунктах указывает, что полюсом жары являются Черные земли и Кизлярские пастбища, а за счет крупномасштабной турбулентности и термоэмиссионного переноса прогреваются маргинальные территории.
На территории СЗ Прикаспия количество атмосферных осадков за теплый период составляет 54,1-76,9 % от годовой нормы. Между теплым периодом и годовой суммой осадков коэффициент корреляции равен 0,82-0,91. Высокая вариабельность атмосферных осадков (19,6-46,0 %) отмечена как за теплый, так и за холодный период и возрастает при повышении аридизации биоклимата. Динамика годовой суммы осадков показывает их увеличение с конца 19 века к концу 20 века на 25-30 %, в гг. Астрахани и Элисте на 60-70 мм, в гг. Волгограде и Ростове на 100-120 мм. Закономерность увеличения осадков от пустынной к степной зоне не была нарушена в ходе вековых изменений глобального и регионального климата.
Динамика осадков холодного периода достаточно хорошо описывается синусоидой. В пустынной и полупустынной зонах её периодичность 38-39 лет, в степной около 75 лет. Причем минимум 1940 г. совпадает по всем пунктам, а другие минимумы (пустынной и полупустынной зон) 1904 и 1981 годов приходятся на максимум степной зоны. Количество осадков холодного периода уменьшается при росте средней температуры теплого периода (Комсомольский), обостряет агроэкологическую обстановку и вероятно вызывает периодические колебания.
На фоне регионального потепления (0,2-0,4 0С) и роста годовой суммы осадков (на 25-30 %) аридность биоклимата в течение 1881-2003 гг. уменьшается. Периоды 1887-1921 гг. (420 тыс.усл.гол. КРС) и 1962-1999 гг. (670 тыс.усл.гол. КРС) имеют тенденцию снижения аридности (рис.7), то есть, несмотря на различную интенсивность антропогенного фактора, климатический фактор остается более мощным, чем деятельность человека. В среднем для Элисты условия характеризуются как среднеаридные (0,55-0,69 NIA).
Наиболее тяжелые климатические условия были в 1967-1984 гг., они сопровождались лавинообразным опустыниванием и хорошо фиксировались дистанционно.
Слабая форма климатического опустынивания может развиваться при длительности засушливого периода 3-4 года подряд, средняя – при 5-6 годах, сильная – 7 (1881-1888; 1967-1984 гг.) и более лет, когда показатель Ку меньше средней величины. Экстремальные климатические условия (рис.8) зафиксированы при минимуме солнечной активности в 1887 и 1962 гг. (через ≈75 лет), вероятно 2037 г. станет аналогичным.
На территории Черноземельских пастбищ выявлена зона агроклиматической аномалии аридизации (1881-1940 гг.), которая сохраняется по настоящее время и лучше всего устанавливается на картосхемах осадков холодного периода, где данные показатели составляют в п. Артезиан 55-75 мм, п. Нарын-Худук 47-64 мм, п. Яшкуль 61-77 мм, п. Комсомольский 63-91 мм. Наиболее экстремальные условия увлажнения сложились в 1969-1983 гг. В пограничной зоне агроклиматической аномалии аридизации количество осадков холодного периода уменьшилось на 5-20 мм, в центре на 20-30 мм; за теплый период на 5-10 мм. В то же время, за пределами ядра опустынивания фиксируется увеличение осадков на 20-35 мм, в северных районах до 60 мм.
Агроклиматическая ситуация серьезно ухудшилась в 1969-1983 гг. в пп. Комсомольский, Нарын-Худук, Яшкуль, находящимися в зоне ядра опустынивания. Ареал со среднегодовой суммой осадков менее 200 мм существенно расширился за счет уменьшения на 10-15 % зимней составляющей (по 4-м из 6-ти пунктов), несмотря на 4-6 % прибавку летних осадков в западных районах благодаря меридиональному переносу воздушных масс. Динамика осадков на Черных землях (по 5 пунктам) с 1947-1991 гг. выявила тенденцию некоторого увеличения годового и теплого периодов из-за необычайно влажных 1977-1981 гг. Зимние осадки имеют синусоидальное колебание с периодом ≈35-37 лет с общей тенденцией их уменьшения. Рекордсменом по уменьшению осадков стал п. Нарын-Худук.
По основным метеостанциям, находящимся в районе ядра опустынивания, зафиксирован прирост среднегодовой температуры воздуха 0,6-1,0 0С/23года, что значительно выше общепланетарного и регионального потепления. Он обусловлен зимним (0,5-1,7 0С) и летним (0,5-1,0 0С) потеплением, хотя за пределами аномалии в теплый период отмечается небольшое понижение температуры.
Территориальные особенности распределения тепла на картосхемах фиксируются с 1881-1940 гг. Выделяется зона с изотермой +18,0 0С, которая приурочена к Черноземельским пастбищам. Сейчас её ареал ограничивается изотермой +16,5 0С (17,8 0С в центре) с ориен-тацией с юго-востока на северо-запад и почти совпадает с зоной минимального количества осад-ков, где фиксируется максимальный прирост летних темпе-ратур. Наименьший зи-мний прирост (1970-х–1984-1993 гг.) температур (до 0,6 0С) происходит в центральной части аномалии, где почти отсутствует растительный покров и формируются климатические условия оттока тепла в северо-восточные и западные районы. В пограничные зоны поступает тепло и из Средней Азии и Средиземноморья, поэтому фиксируется рекордный прирост температур (до 1,5 0С/23 года). В теплый период наиболее существенные негативные изменения происходят в ранневесенний период (III-IV), связанные с очень высоким приростом температур (0,9-1,6 0С) и запаздыванием биологической весны на 8-15 дней. Осень теплее и продолжительнее (≈2 недели) по сравнению с 1951-1968 гг., особенно в южной части. То есть создаются климатические условия деградации земель и сукцессионных изменений в направлении полукустарниково-эфемеровых сообществ, введения длительновегетирующих фитомелиорантов.
При анализе онтогенеза агроклиматических аномалий аридизации установлено, что большая вероятность её зарождения - 1881-1888 гг., 1899-1907 гг., о чем свидетельствуют сильно и крайнеаридные климатические условия, древние очаги дефляции векового возраста. Повторное (современное) опустынивание на Черных землях произошло в 1960-1970 годах.
Границы аномалии в основном определяются ветровым режимом в начале вегетации (март 3 дек.- апрель 1 дек.), большим дефицитом влажности воздуха – 6-6,3 Мб, который возрастает к концу июля втрое (18,5-19,5 Мб). Границы аномалии проходят по отметке осадков холодного периода ≈70 мм и среднесуточной температуре воздуха ≈16,8 0С за теплый период. Наличие аномалий с экстремальными климатическими условиями вероятно обусловлено глобальным распределением атмосферного давления и ветропереносом, формирующих изолированную зону, куда влажные западные массы почти не поступают, а также электростатической неоднородностью подстилающей поверхности.
Расширение ареала аномалии и активизация процессов опустынивания происходят при снижении Ку в отдельные годы (1974-1976 гг.) до 0,28-0,3 и условиях сильной степени аридизации в течение более 7 лет подряд (1967-1984 гг.). Центром экологической напряженности является территория около п. Нарын-Худук, где дисбаланс гидротермических ресурсов возрастает в течение века.
Наиболее весомыми метеопоказателями для выявления уровня экологической напряженности являются: сумма осадков холодного (менее 65 мм) и теплого (менее 160 мм) периодов, средняя температура воздуха теплого периода (более 16,8 0С).
За 40 летний период (1950-1990 гг.) урожайность пастбищ в п. Комсомольском упала с 8,5 ц/га до 1,9 ц/га, а в п. Нарын-Худук и Артезиан на 36-57 %, что связано с увеличением температуры воздуха за вегетационный период на 0,4 0С и уменьшением зимних осадков почти на 50 %. Урожай Черноземельских пастбищ снижается за счет засух 5-6 раз в 10 лет, причем в 11-27 % лет он бывает в 2 раза ниже средних. В 7-15 % лет формируются высокие урожаи, превышающие среднемноголетние показатели в 1,5-2 раза.
исторический анализ (1939-2006 гг.) свидетельствует, что оптимальный состав кормов на Черных землях зарегистрирован в 1939 г. при хорошем зимнем увлажнении и невысоких антропогенных нагрузках. Снижение температуры воздуха (1952-1961 гг.) и оптимизация летнего гидротермического режима приводят к доминированию в тра-
востое злаков (41,5 %). Аридизация климата и перевыпас снижают долю злаков до 4 %. Современный видовой состав (2006-2008 гг.) близок к полынно-эфемеровым сообществам, где доминируют полыни (75,4 %) и злаки (костры, мятлики - 15,6 %).
Интенсивная эксплуатация и трансформация аридных ландшафтов СЗ Прикаспия привела к повсеместному сокращению биологического разнообразия пастбищных экосистем, которое наиболее сильно уменьшается при совместном проявлении сильной степени аридизации климата и повышенной животноводческой нагрузке с упрощенной трофической цепью из-за монопородности стада. [14]
Заключение
Начало деструктивных процессов связано с расширенной колонизацией калмыцкой степи русскими переселенцами (середина ХIХ - начало ХХ века). Правительство санкционировало передачу земельных участков в постоянное или временное пользование оседлому населению и это создало трудности для эксплуатации пастбищных и сенокосных степных угодий в регионе и привело к нарушению издавна сложившейся системы кочевок. Постепенное сокращение кочевий, засуха, суровые зимы привели к тому, что Черными землями стали пользоваться постоянно.
А в советский период земли Калмыкии испытали еще более мощное антропогенное воздействие, во много раз усилившее процесс опустынивания, который существенно изменил природную среду. На протяжении нескольких веков здесь преобладало скотоводство, причем соотношение численности верблюдов, коней и овец позволяло поддерживать экологическое равновесие и сохранять растительный покров. Но во второй половине XX в. в регионе были созданы крупные коллективные овцеводческие хозяйства, а поголовье верблюдов уменьшилось с 40% до 6,7%, что привело к истощению пастбищ. Земельный фонд стал использоваться очень интенсивно, но не рационально и не дальновидно.
И в настоящее время процессы антропогенного опустынивания охватили уже 82,7% площади республики. Из них стадиями сильного и очень сильного опустынивания занято 47,3%.
Также важную роль сыграли природные условия.
И если международное сообщество не будет контролировать реализацию программы действий в рамках конвенции ООН по борьбе с опустыниванием и засухой, то последствия могут оказаться самыми непредсказуемыми. Лишенные заботы и внимания, аридные, субаридные и субгумидные регионы со временем могут стать подобны территориям, пережившим ядерную зиму.
Литература
1. «Концепция экономического и социального развития КАССР на период до 2010 года», Элиста, 1988-с.67