ДИНАМИКА ПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
При решении проблемы взаимосвязи ландшафтного пространства и ландшафтного времени часто используются связи приростов деревьев с климатическими показателями для индикации изменений в функционировании ландшафтов. В статье анализируется влияние климатических факторов на приросты кедра сибирского (Pinus sibirica) в последние 140 лет на буграх пучения в основном миграционного типа на севере Западной Сибири в заболоченных ландшафтах подзоны северной тайги. Построены дендрохронологии для 47 площадок опробования, расположенных на буграх пучения разных типов. Установлено, что большая часть дендрохронологий коррелирует между собой, хотя различия между буграми значительны. Наихудшее соответствие модальной дендрохронологии у площадок опробования, примыкающих к термокарстовым провалам. Выявлено, что достоверной связи между средними годовыми температурами и приростами деревьев нет, а наибольшие приросты деревьев наблюдаются в годы с высокими майскими температурами воздуха. Идеальными условиями для прироста деревьев являются холодные малоснежные зимы и теплые и влажные летние сезоны. Обнаружено, что в периоды с аномально высокими температурами воздуха приросты деревьев снижаются, что связано с тем, что при деградации мерзлотных бугров и увеличении сезонно-талого слоя снижается глубина залегания почвенных вод, а верхний горизонт почвы иссушается.
Представлены результаты исследования распределения метана в придонных водах и донных отложениях в различных районах Выгозерского водохранилища, которые были выделены в соответствии с морфологией котловины и различными условиями формирования донных отложений: юго-восточный район – в прошлом затопленные болота, устьевые участки рек и оз. Бобровое, центральный район – оз. Выгозера до затопления и северный район – зона развития течений под влиянием р. Сегежи, испытывающая воздействие сточных вод Сегежского ЦБК.
Выявлено, что содержание метана в Выгозерском водохранилище сопоставимо с данными, полученными при исследовании других водоемов умеренного климата. Показан неравномерный характер распределения газа (от 0,75 · 10 –3 до 1,7 · 10–3 мг/л в придонной воде и от 0,1 до 1,2 мг/л в донных отложениях). Наиболее высокие концентрации зафиксированы в юго-восточном районе, минимальные – в северном, что определяется качественным составом органического вещества (фульватный характер гумуса в юго-восточном районе в отличии от преобладания гуминовых кислот в других районах, а также высокое содержание серы в осадках северного района) и термическими условиями (более прогреваемый мелководный юго-восточный район).
Скорость поступления газа из донных отложений варьировала от 6,36 до 14,16 мгСН4/(м2 · сут) в зависимости от района: максимум отмечен в юго-восточной части, минимум – в северной части водохранилища. Суммарный поток метана из донных отложений составил более 11 т/сут. Доказано, что пространственная неоднородность распределения метана в водохранилище связана с морфологией котловины, неравномерным распределением речного стока и антропогенной нагрузки в настоящем, а также во многом определяется историей водоема, а именно захоронением органического вещества разного генезиса при формировании нового ложа водохранилища после его затопления.
Эстуарии являются важными источниками поступления метана (CH4) в атмосферу. Оценки эмиссии этого парникового газа необходимы для определения его вклада в глобальный атмосферный бюджет. В работе рассматриваются результаты измерения временной динамики концентрации СН4 и его эмиссии на границе вода – воздух в эстуарии реки Черной, подверженном воздействию сейшевых волн. Гидрохимические исследования в комплексе с гидрофизическими измерениями при помощи мультипараметрического зонда RCM 9 LW (Aanderaa) проводились в зимний, весенний и летний сезоны 2021 г. Показаны высокая скорость и широкий диапазон изменения концентрации СН4 в воде эстуария реки Черной, в суточном масштабе времени, соответствовавшие динамике зарегистрированных волновых процессов. Рассчитанные периоды колебаний гидрологических параметров составили 45, 19–21, 14–17 и 9 мин. Тенденция изменения концентрации СН4 согласовывалась с изменением солености: пресным водам соответствовали более высокие значения СН4, морским – более низкие. Наиболее сильная связь получена между значениями концентрации СН4 и температурой воды (R = 0,61), а также содержанием растворенного кислорода (R = –0,61). Рассчитанный поток СН4 с поверхности воды в атмосферу для различных сезонов находился в диапазоне от 71 до 1680 мкмоль/м2 в сут. Балансовые оценки показали, что время оборота растворенного метана в эстуарии реки Черной, рассчитанное как отношение содержания метана в 1 м3 к сумме его потоков из дна и в атмосферу, для выбранных условий не превышает одного дня. Показано, что высокая скорость и широкий диапазон изменения концентрации СН4 в районах, подверженных волновым процессам, и закономерности таких изменений имеют высокую значимость в контексте оценки потоков метана в атмосферу.
МЕТОДЫ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Работа посвящена сравнительному анализу независимых реконструкций температурного режима холодного периода последнего позднеплейстоценового оледенения (18–21 тыс. лет назад), крупнейшего в Российской Арктике, по данным изотопного анализа и результатов численного моделирования. В исследовании использованы данные численных экспериментов климатических моделей земной системы проекта PMIP3 и результаты температурной реконструкции, выполненной по изотопному составу сингенетических повторно-жильных льдов (δ18O). Показано, что в некоторых районах имеются существенные различия температуры, реконструированной по изотопным данным, и температуры, полученной по данным моделирования. В частности, выявлено, что по мере удаления от предполагаемого ледникового покрова различия в моделируемых и реконструированных температурах уменьшаются, что позволяет сделать заключение о значимом влиянии точности задаваемого в моделях расположения ледникового покрова на итоговые результаты моделирования.
В частности, разные подходы в палеоклиматических исследованиях приводят к довольно различающимся оценкам площади континентальных и шельфовых льдов той эпохи. Площадь ледников и их свойства учитываются в моделях климата при расчетах. Показано, что для качественного моделирования очень важно уточнять палеореконструкции, выполненные по косвенным климатическим источникам.
Исследование показывает современную количественную оценку содержания органического углерода почв России с учетом их огромного разнообразия, а также отражает понимание отдельных факторов, регулирующих и контролирующих содержание органического углерода почв в пределах страны. В работе приводятся результаты трехмерного моделирования содержания органического углерода почв с пространственным разрешением 500 м по ряду стандартных глубин (0–5, 5–15, 15–30, 30–60, 60–100 см) на территории Российской Федерации с помощью ансамблевого машинного обучения. Автоматизированное прогнозное картографирование основывалось на данных по 4961 почвенному горизонту из 863 профилей почв, а также на обширном наборе пространственной информации, включающем биоклиматические переменные, цифровую модель рельефа и ее производные, долгосрочные усредненные временные ряды данных MODIS. Для построения моделей латеральной и вертикальной дифференциации использовался ансамблевый алгоритм машинного обучения (стекинг, стековое обобщение, стековая регрессия). Оценку точности полученных картографических моделей определяли с помощью пространственной перекрестной проверки. Результаты пространственной кросс-валидации показывают меньшую точность: коэффициент детерминации 0,46, CCC – 0,63, logRMSE – 0,88 (RMSE – 1,41 г/кг) по сравнению с традиционной перекрестной (R2cv – 0,68, CCC – 0,81, logRMSE – 0,68 (RMSE – 0,97 г/кг)). Предлагаемая количественная оценка полностью автоматизирована и позволяет воспроизводить моделирование и уточнять результаты по мере получения новых данных о почвах.
ГЕОГРАФИЯ ГОРОДОВ
В работе представлены результаты исследования формирования городского острова тепла в небольших городах арктического и субарктического регионов на примере г. Надыма (ЯНАО) в зимний период в условиях устойчивой стратификации атмосферы. В результате трех измерительных кампаний с использованием контактных и дистанционных измерений получены сведения об интенсивности и вертикальной протяженности городского острова тепла. Одновременные измерения профилей температуры и скорости ветра внутри города и за городом показали, что при сильно устойчивой стратификации в городе формируется перемешанный пограничный слой со стратификацией, близкой к нейтральной и высотой порядка 50 м. Для объяснения выявленного феномена было проведено вихреразрешающее моделирование турбулентного течения. В качестве набегающего на город потока использовалось типичное для зимних условий турбулентное течение в квазистационарном устойчиво стратифицированном пограничном слое над плоской поверхностью. Использовалась реальная трехмерная схема городской застройки, полученная на основе базы данных OpenStreetMap и уточненная оценками высот зданий по цифровой модели рельефа (ЦМР) ArctiсDEM и полевым наблюдениям их этажности. Результаты моделирования подтвердили формирование в городской среде перемешанного слоя и показали, что одним из важных механизмов образования городского острова тепла у поверхности является механическое перемешивание устойчиво стратифицированной атмосферы. Это подтверждается тем, что турбулентная кинетическая энергия (ТКЭ) в городе по расчетам более чем в 10 раз выше, чем за его границами. Основным источником ТКЭ в городе является ее сдвиговая генерация на высоте зданий при их обтекании. Экспериментальные исследования и теоретические расчеты подтвердили факт существования выраженного городского острова тепла в условиях устойчивой стратификации для небольших полярных городов и позволили впервые оценить высоту его вертикального развития.
Асимметрия – фундаментальное свойство городов как географических объектов. Асимметричные черты города связаны с контрастностью его природной основы. Ландшафтные рубежи контрастности соответствуют поясам с повышенным ресурсным разнообразием и являются линиями концентрации городов. Узлы ландшафтных рубежей контрастности особенно часто являются местами расположения городов. Узловая рубежная позиция города приводит к секторно-мозаичному строению окружающего района. Высокое ландшафтное разнообразие в месте расположения способствует эстетике крупного города и выражается в особой концентрации туристских объектов в его окружении. Рисунок основных природных рубежей в пространстве города и его окружения, как ландшафтная матрица, лежит в основе свойства асимметрии города и его дополняющего района. Асимметричные черты города особенно характерны для его ландшафтно-типологической картины, функционально-планировочной структуры, инженерно-геологического строения, микроклиматического районирования, биолого-почвенных условий.
Представленная работа продолжает исследование причин климатических изменений в Московском регионе на базе наблюдений МО МГУ. Проведен анализ многолетней динамики основного климатообразующего фактора – радиационного режима атмосферы. На протяжении 65-летнего периода наблюдений на фоне квазипериодических изменений отмечены значимые тенденции для всех радиационных параметров атмосферы, наиболее выраженные в зимний период. Наибольший рост на 26, 16 и 49% отмечен для среднегодовых значений и на 73, 41 и 34% для зимних значений радиационного, длинноволнового балансов и температуры поверхности почвы соответственно. В XXI в. усилились тенденции уменьшения аэрозольной мутности атмосферы, роста прямой и уменьшения рассеянной радиации. Практически вдвое увеличилась скорость повышения длинноволнового и радиационного баланса, температуры поверхности почвы. В отсутствии значительных вулканических извержений главным естественным фактором стал «парниковый эффект» облачности. Антропогенная составляющая аэрозольной мутности в последние годы существенно снизилась, что связано с рядом мер правительства Москвы по улучшению экологии в городе. Антропогенное влияние на радиационный режим в городе проявилось в усилении длинноволновых потоков, что привело к росту интенсивности «острова тепла» в XXI в.
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
На характер освоения территории и расселения населения исторически оказывали влияние природно-ландшафтные характеристики местности. Одним из важнейших факторов ландшафтной дифференциации территории Удмуртской Республики является чередование типов четвертичных отложений, усложняющее зональную смену типов и видов почв. В зависимости от плодородия почв внутри каждого природного ландшафта формировалось два фоновых типа природопользования – сельскохозяйственный и лесохозяйственный. Целью данной работы являлось подтверждение связей между типами четвертичных отложений (как субстратом для формирования почв) и расселенческими показателями (как индикаторами типов природопользования). Эти связи изучались в разрезе схемы ландшафтного районирования Удмуртии В.И. Стурмана. Основным методом для установления характера изучаемых связей был расчет коэффициентов парной корреляции. На основании проведенных исследований подтвердилось, что в ландшафтах с высокой долей эоловых, болотных и аллювиальных отложений наблюдается пониженная плотность населения и населенных пунктов, невысокая густота дорожной сети, повышенная людность сельских поселений. Для ландшафтов с высокой долей элювиальных, элювиально-делювиальных и делювиально-солифлюкционных отложений характерна противоположная тенденция по всем упомянутым выше показателям. Было доказано, что теснота связей между типами четвертичных отложений и расселенческими показателями изменяется в разных частях республики на фоне зональных изменений климата и азональной смены рельефа. Выяснилось, что наиболее сильное влияние на характер расселения населения играет распределение эоловых и элювиально-делювиальных отложений, которые имеют наибольшие площади распространения и являются территориально несовместимыми. Было установлено, что за 1970–2020 гг. теснота практически всех исследуемых связей ослабла на фоне общей тенденции оттока населения из сельской местности в города. Это произошло из-за проявления «эффекта низкой базы», который сгладил территориальные контрасты в расселении населения между ландшафтами Удмуртии.
На фоне продолжительного миграционного оттока сельских жителей в города процесс переезда горожан в сельскую местность, особенно тех, кто не меняет городскую регистрацию или проживает на селе сезонно, почти не заметен. Однако на сельские территории приток новых жителей оказывает большое влияние, поскольку горожане имеют богатый социальный капитал и иные ресурсы для преобразования сельской местности. На примере Верховажского района, где проводились полевые исследования на протяжении нескольких лет, показано, как горожане включаются в различные виды экономической и социальной жизни села или предлагают новые виды деятельности. В селах по долине Ваги расположены база реставраторов деревянного зодчества, центр дровяного обжига керамических изделий, музей старинной конской упряжи и другие объекты, созданные горожанами. В то же время бывшие горожане работают и в ординарных объектах сельской социальной инфраструктуры: школах, домах культуры, магазинах, сельских администрациях, предлагая сельским жителям принятые в городах практики (публичные лекции, бук-кроссинг, раздельный сбор мусора, сельский секонд-хенд и др.).
На основе статистических, наблюдательных и анкетных материалов изучена современная территориальная организация выращивания цитрусовых в Ленкоранском и Астаринском административных районах, входящих в Ленкорань-Астаринский экономико-географический район, составлены таблицы и диаграммы. На основе мирового опыта проанализированы природные и экономические факторы, влияющие на развитие цитрусовых в административных регионах и определены меры защиты. Основные цели и задачи были достигнуты путем анализа исторического пути развития традиций, современного состояния и перспектив выращивания цитрусовых в исследуемой области. Выращивание цитрусовых является одним из наиболее востребованных направлений развития аграрного сектора Азербайджанской Республики, изучению которого с экономико-географической точки зрения пока уделяется недостаточно внимания.
Было обнаружено, что процесс посадки и расположение цитрусовых деревьев на исследуемой территории приводит к разной урожайности одного и того же сорта фруктов. Сделан вывод, что урожайность садов бывает выше в хозяйствах, которые расположены на высоте 10–30 м над уровнем моря и при правильном определении места (рекомендуемые места посадки деревьев определены на юго-восточном, восточном и южном склонах гор) и соблюдения расстояния посадки (расстояния между деревьями не менее 3 × 3 м), а также агротехнических правил.
Эффективная территориальная организация выращивания цитрусовых на примере Ленкорань-Астаринского экономико-географического района и выявление проблем в этой области имеют большую научную актуальность.
КРАТКИЕ ЗАМЕТКИ
Рассмотрена история развития ключевого участка кубанской дельты. Изучен керн скважины глубиной 18 м из юго-западной части устьевой области Кубани (дельта Казачьего Ерика – Переволоки) комплексом методов: фациально-литологический, малакофаунистический анализы, радиоуглеродное датирование. В его строении выявлены витязевско-раннеджеметинская (ранее 5,0 тыс. л. н.) и поздненимфейско-современная (1,2–0,0 тыс. л. н.) серии чередующихся озерно-лагунных (темноцветные суглинки и глины) и аллювиальных (пески и супеси светлых оттенков) осадков. Между ними (5,0– 1,2 тыс. л. н.) существовал период континентального развития изученной территории. В лагунных осадках встречены пять видов моллюсков, типичных для опресненных морских условий: господствуют Cerastoderma glaucum, редки Mytilus galloprovincialis и Bittium reticulatum, единичны Donax trunculus и Tritia reticulata. Значимых различий в видовом составе и процентном содержании малакофауны в разных интервалах керна не выявлено. Полученные высотные отметки разновозрастных слоев не отражают реальные синхронные уровни Азовского моря и Ахтанизовского лимана из-за тектонического опускания и усадки глинистых грунтов. Средняя скорость седиментации за последние 1,2 тыс. лет – около 5 мм/год, максимальная – 19 мм/год (1860–1911 гг.).
Составлена аналитическая фитоэкологическая карта растительных сообществ с различным вероятным участием редкого реликтового вида караганы гривастой (Caragana jubata (Pall.) Poir.) в Южном Прибайкалье (масштаб 1:550 000). За основу взят оригинальный полевой материал – местонахождения караганы гривастой с известным проективным покрытием (%), которое создают ее популяции в сообществах. Карта является результатом регрессионной модели и составлена с использованием данных цифровой модели рельефа и летних космических снимков Landsat-8 (NASA, USGS), покрывающих территорию исследования. В основу легенды карты положена географо-генетическая классификация растительности, использованная в легенде карты «Растительность юга Восточной Сибири». Выявлено возможное распространение сообществ с различным участием караганы гривастой в Южном Прибайкалье в связи с дифференциацией экологических условий горных склонов разных высотных поясов. Пригодными местообитаниями караганы гривастой здесь являются крутые (до 25–30°) каменистые склоны в горнотаежном и высокогорных поясах. Самостоятельные сообщества вид образует в подгольцовом поясе, характерными спутниками выступают Dasiphora tenuifolia, Betula fruticosa, Carex pediformis и др. Наибольшее сосредоточение редких сообществ с участием караганы гривастой приурочено к высокогорьям (1800–2000 м над уровнем моря), что подтверждает горный характер этого реликтового вида. По мере уменьшения отметок абсолютных высот снижается степень проективного покрытия вида в составе растительных сообществ. Карта передана в Тункинский национальный парк и может служить основой для разноплановых исследований в области сохранения редких видов растений и редких растительных сообществ региона.