Ученые реконструировали климат юга Сибири за последние 2500 лет по озерным отложениям
Ученые восстановили историю изменений климата на территории южной Сибири за последние 2500 лет. Исследователи впервые показали, что количество атмосферных осадков в Северной и Центральной Азии зависело не только от локальных, но и глобальных изменений природной среды, в частности, от температуры воды в Атлантическом океане. Это открытие позволит точнее прогнозировать климатические изменения в будущем и их влияние на водоемы Евразии, жизненно важные для сельского хозяйства, промышленности, водоснабжения и сохранения биоразнообразия на планете. Результаты исследования, поддержанного грантами Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Global and Planetary Change.
Еще в начале XIX века знаменитый английский поэт Д.Г. Байрон писал: «Прошлое — лучший пророк будущего». Смысл этого высказывания в палеоэкологии актуален и сейчас и заключается в том, что, только изучив детальную историю климата прошлого, можно моделировать сценарии его изменений в ближайшем будущем. Именно поэтому ученые давно и успешно используют летописи природной среды, хранящиеся в донных отложениях озер.
При этом особенно важно строить климатические модели для регионов с небольшим количеством атмосферных осадков, где даже слабые колебания влажности и температуры могут уменьшить количество доступных водных ресурсов. К таким территориям относится Центральная и Северная Азия, включая и Сибирь. Например, в Республике Хакасия выпадает примерно в два раза меньше осадков, чем в Москве. При этом до сих пор не было научно обоснованных доказательств того, какие факторы влияли на климат в этом регионе на протяжении прошлых тысячелетий, а также понимания, с какой закономерностью менялся климат.
Ученые из Института геохимии имени А.П. Виноградова СО РАН (Иркутск) в составе международного коллектива впервые смогли надежно датировать донные отложения озера Шира и по ним определить, как менялся климат на территории Сибири за последние 2500 лет.
На дне этого водоема, расположенного в неглубокой межгорной впадине, на протяжении нескольких тысячелетий происходило захоронение образовавшихся в самом озере, принесенных ветром и рекой Сон, а также сносимых с берегов минеральных взвесей и химических осадков. Причем эти отложения можно четко разделить на слои, которые образовывались в разные сезоны года. Авторы определили их возраст и обнаружили, что самым древним из изученных образцов уже почти 2500 лет.
Далее, чтобы реконструировать изменения климата, исследователи оценили минеральный и химический состав отложений, определили размер минеральных частиц в них, а также содержание органического и неорганического углерода, попадающего в отложения с остатками отмерших растений и животных или в процессе разрушения окружающих озеро горных пород. Анализ показал, что на протяжении последних 2500 лет характер накопления отложений на дне озера резко изменялся примерно каждые несколько сотен лет. Авторы связали это с колебаниями уровня воды в водоеме и, соответственно, с изменениями влажности в регионе.
Так, в периоды повышенной влажности климата в озерных отложениях преобладали минералы, принесенные единственной впадающей в озеро рекой Сон, а также небольшими ручьями, активно питавшими озеро. В засушливые периоды водоем становился более мелким, из-за чего соленость воды повышалась, а в отложениях накапливалось больше карбонатов кальция — соединения из карбонатных пород, родственных известнякам. Один из таких периодов обмеления пришелся на 1870–1930 годы: тогда уровень озера был на семь метров ниже современного.
Сопоставив полученную климатическую летопись с наблюдениями за температурой в Северной Атлантике, ученые выяснили, что влажные периоды в Сибири совпадали с периодами потепления Атлантического океана, а засушливые — с временами похолодания.
«Такая связь объясняется атмосферной циркуляцией: когда поверхность воды в Северной Атлантике теплая, в этом регионе появляются значительные колебания атмосферного давления, которые приводят к усилению западных ветров. Те, в свою очередь, переносят больше влаги в глубь Евразии, вплоть до Сибири. Похолодание в Атлантике, наоборот, ослабляет перенос влаги, что приводит к более сухим периодам в Азии. Эта связь доказывает, что при построении климатических моделей для какого-либо региона важно учитывать не только локальные, но и глобальные процессы. В дальнейшем мы планируем изучить нижние слои донных отложений озера Шира, возраст которых, как мы уже определили, составляет более 5500 лет, и реконструировать изменения климата, растительности Минусинской котловины, в которой находится озеро, за 5500 лет, а также выяснить причины, влиявшие на их изменения. Еще одной актуальной задачей станет детальная реконструкция ландшафтно-климатических условий обитания человека в этой котловине, начиная со скифских времен», — подводит итог руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Безрукова, доктор географических наук, главный научный сотрудник Института геохимии имени А.П. Виноградова СО РАН.
В исследовании принимали участие сотрудники Института земной коры СО РАН (Иркутск), Свободного университета Берлина (Германия) и Германского археологического института (Германия).