На основе анализа древесно-кольцевых хронологий построена 300-летняя реконструкция расходов воды р. Обь в створе гидрологического поста «Салехард» – на настоящий момент единственная длительная реконструкция для рек бассейна Северного ледовитого океана
Исследование выполнено на участке нижнего течения р. Обь (рис. 1) на территории Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономных округов. Всего использовали 11 тест-полигонов по двум видам деревьев: лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb.) и сосна кедровая сибирская (Pinus sibirica DoTour). Для каждого из тест-полигонов была получена обобщенная древесно-кольцевая хронология. Обобщенные хронологи с 11 тест-полигонов включают 530 индивидуальных хронологий и охватывающих период времени с 1420 по 2014 г.
Рисунок 1 – Карта-схема района проведения исследований. На вставке слева показано расположение 11 дендрохронологических тест-полигонов. Стрелками обозначены метеорологические станции и гидрологические посты, данные наблюдений на которых были использованы в исследовании
Анализ связей гидролого-климатических переменных (речной сток в створе гидрологического поста Салехард и температура воздуха на метеостанциях Салехард, Мужи, Октябрьское) показал резкое изменение знака связи с положительного в мае на отрицательный в июне (рис. 2). Это явление объясняется как отепляющее влияние стока в мае, когда со стоком переносится тепло из южных регионов в начальной фазе половодья, и охлаждающим эффектом стока на атмосферный воздух в период трех летних месяцев, когда приходящая солнечная радиация поглощается толщей воды и расходуется на испарение воды с поверхности водного зеркала.
Рисунок 2 – Коэффициенты корреляции (r) между средними за месяц расходами воды р. Обь в створе гидропоста Салехард и температурой воздуха метеостанции Мужи (ближайшая к большинству дендрохронологических тест-полигонов). Анализируемый период 1936-1990. Уровни значимости: *– <0.05, ** – <0.01, *** – <0.001
Рассматривая характер связей радиального прироста деревьев с расходами воды в меняющемся окне от одного до нескольких месяцев/сезонов (Meko et al., 2011), наиболее значимые связи были выявлены для сезона с декабря предшествующего по июль текущего года на интервале 1937-2009 гг. (R2 = 0.31). Для реконструкции стока использовали множественную линейную регрессию. Полученная реконструкция согласуется с измеренными значениям расходов воды по шкале погодичной и многолетней изменчивости (рис. 3) на калибровочной кривой в интервале 1937-2009 гг.. Наиболее крупные ошибки реконструкции (1967 и 1973 гг.) обусловлены усиливающимся влиянием других факторов.
Рисунок 3 – Инструментальные данные и реконструированные значения расходов воды р. Обь за декабрь – июль в створе гидропоста Салехард (калибровочный период 1937–2009 гг., R2 = 0.31)
Полученная 300-летняя реконструкция отражает естественные изменения расходов (стока) р. Обь на всем реконструируемом интервале времени (рис. 4). Гидрологический сигнал, содержащийся в хронологиях, зависит от комбинации факторов: температуры воздуха, особенностей сезона формирования годичных колец и крупномасштабных модификаций температурного режима атмосферного воздуха под воздействием внутригодовых изменений гидрологического режима. Согласно полученной концептуальной модели высокие расходы воды приводят к охлаждающему эффекту на атмосферный воздух, что снижает радиальный прирост. С другой стороны, низкие расходы воды обуславливают более благоприятный температурный режим атмосферного воздуха, что увеличивает радиальный прирост.
Рисунок 4 – Реконструкция средних расходов воды за период с декабря предшествующего по июль текущего года для створа гидропоста Салехард, 1705–2012 гг. Доверительный интервал 50% применен для погодичной изменчивости расхода воды. Сглаживание расходов по десятилетиям (фильтр Гаусса) показано красной линией. Горизонтальная линия соответствует среднему значению расходов 12545 м3/с для калибрационного периода 1937-2009 гг. Кружками отмечены годы, классифицируемые как экстраполяция