3.3. 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]