Динамика структуры сезонной ритмики условий жизни ландшафтов ОЕС в связи с эпохами циркуляции атмосферы
Структура сезонной ритмики условий функционирования геосистем ОЕС в отдельные годы периодов существенно отличается от средней многолетней (рис. 9, 10, 11, 37, 38, 56, 70, 76, 77), поэтому необходим анализ ее динамических вариантов и типизация последних. Структура - это определенная взаимосвязь, взаиморасположение составных частей: строение, устройство чего-либо.
Динамические варианты и типы структуры
Реальность каждого из выделенных на ОЕС сезонных ритмов подтверждается высокой повторяемостью их за 35-летний период (табл. 7). За фазами лета мы сохраняем названия, данные Н.Н. Галаховым [461, потому что средний уровень температур фаз неуклонно понижается к северу и дать каждой из них единое для всего ОЕС название по характеру термического режима не представляется возможным.
Прежде чем перейти к анализу динамических вариантов и типов структуры сезонных ритмов, необходимо рассмотреть их устойчивость (табл. 10). Среди фаз переходных сезонов наиболее устойчиво (83-100%) предлетье. Это можно объяснить влиянием ежегодного длительного залегания снежного покрова, большой затратой тепла на испарение талых вод и оттаивание грунтов весной. Устойчивость предлетья как заключительной фазы весны существенно (до 20% в Сургуте) превышает устойчивость первой фазы осени, условия которой в значительной степени определяются частотой и интенсивностью арктических вторжений. Заключительная фаза ВЧГЦ - фаза поздней осени - под влиянием постоянного отепляющего действия моря, теперь утратившего роль холодильника, а также многочисленных внутренних водоемов, более устойчива (88-100%), чем фаза становления осени (на основном ОЕС). В структуре летнего сезона менее устойчивы условия фазы становления лета в связи с поздним началом сезона, особенно на востоке.
Анализ устойчивости сезонных ритмов во времени свидетельствует о наличии в конкретные годы разнообразных способов их соединения и разнообразных вариантов перехода условий одного сезонного ритма в другой, следовательно, и об отсутствии в отдельные годы сколько-нибудь ярко выраженных условий того или иного ритма его выпадения. В силу этого возникают разнообразные динамические варианты, своеобразные аномалии структуры и условий функционирования геосистем.
Повторяемость условий сезонных ритмов (%)
Сезонные ^^ритмы Станция |
Весна |
Лето |
Осень |
|||
предлетье |
становление лета |
центральная фаза лета |
спад лета |
становление осени |
поздняя осень |
|
Няксимволь |
97 |
86 |
94 |
88 |
91 |
100 |
Октябрьское |
94 |
91 |
100 |
94 |
97 |
94 |
Сургут |
97 |
91 |
100 |
100 |
77 |
97 |
Ларьяк |
94 |
94 |
100 |
97 |
83 |
94 |
Верхне-Имбатское |
97 |
88 |
100 |
97 |
86 |
94 |
Саранпауль |
80 |
94 |
94 |
94 |
86 |
88 |
Мужи |
100 |
100 |
94 |
91 |
86 |
88 |
Казым |
94 |
100 |
97 |
91 |
88 |
100 |
Тарко-Сале |
97 |
82 |
94 |
91 |
91 |
88 |
Туруханск |
97 |
80 |
100 |
100 |
94 |
94 |
Игарка |
97 |
74 |
100 |
100 |
86 |
94 |
Салехард |
94 |
88 |
94 |
74 |
88 |
88 |
Тазовское |
94 |
68 |
88 |
74 |
80 |
88 |
Дудинка |
83 |
66 |
100 |
88 |
94 |
94 |
Новый Порт |
94 |
83 |
91 |
80 |
77 |
97 |
Се-Яга |
94 |
66 |
88 |
66 |
74 |
97 |
Г ыда-Ямо |
88 |
86 |
86 |
71 |
88 |
77 |
Т амбей |
94 |
- |
100 |
- |
83 |
66 |
Лескина, мыс |
97 |
- |
100 |
- |
97 |
- |
Выпавшими мы считаем такие ритмы, продолжительность которых в конкретные годы была менее трех дней, т.е. меньше минимальной из средней продолжительности элементарного синоптического процесса, по Г.Я. Вангенгейму [32]. Обусловленность таких переходов объясняется резкой сменой одного элементарного синоптического процесса другим, а в связи с этим - резкой сменой темпов динамики погодного режима. В силу этого происходит нарушение последовательности смен сезонных ритмов, что мы рассматриваем как выражение характерной черты ритмически организованного процесса - отсутствия строгой периодичности в повторении ритмов [254].
Как установлено [161, 163], летний сезон основной территории ОЕС в среднем многолетнем по своей структуре трехфазный, в арктической тундре - однофазный (рис. 77). Кроме трехфазных, в отдельные годы 35-летнего периода выделяем и двухфазные, и однофазные по типу структуры летние сезоны, а в каждом из отмеченных типов - по два подтипа (табл. 11).
Трехфазными первого подтипа считаем такие сезоны, в которых центральная фаза (при наличии первой и третьей) имеет продолжительность в 30 и более дней, т.е. в такие сезоны переход через термический критерий, выбранный для ее отграничения, устойчив. Для ОЕС это имеет большое природообразующее значение. По данным В.В. Крючкова [120, 121], в высоких широтах 25-30 теплых дней в сезоне достаточно для полного завершения вегетации деревьев и кустарников (ели, лиственницы, березы извилистой, рябины). Эффективность этих минимально необходимых условий, видимо, повышается, если они получают выражение в виде единого периода.
Сезоны, когда переходы через критерии отграничения центральной фазы не были устойчивыми, но продолжительность фазы была не менее 15 дней, рассматриваем как трехфазные второго подтипа. По И.В. Борисовой [24], в условиях дефицита тепла основная масса растений высоких широт минимум за 15 дней проходит фазу цветения - показатель общего фенологического состояния растительных сообществ. Исследованиями Г.П. Колобковой [110] установлено, что на СЗ средней тайги ОЕС одна из лесообразующих пород - ель - может сокращать период роста стволов в толщину до 20 дней в сезоне. Темпы прироста сосны на ряме за 10 дней могут возрасти от нуля до максимальных значений, т.е. прирост древостоев в толщину, как одно из важнейших их жизненных отправлений, получает в таких условиях довольно яркое выражение. По этой причине летние сезоны с коротким периодом максимально благоприятных в году условий мы относим к трехфазным второго подтипа.
Летние сезоны, в которых условия центральной фазы удерживались менее 15 дней или совсем отсутствовали, рассматриваем как однофазные первого подтипа или безъядерные. Ко второму подтипу однофазного типа относим сезоны, в которых отсутствует первая и третья фазы одновременно, а структура лета представлена только центральной фазой.
В 35-летнем периоде на ОЕС нами выделено 23 динамических варианта (подтипа) структуры ВЧГЦ (табл. 12). В тайге отмечается только 13 из них. Большая часть их общего числа (44%) связана с выпадением в конкретные годы фаз весны или осени, 10% - с динамикой структуры летнего сезона и 46% - с одновременным выпадением фаз, как переходных сезонов, так и летнего, что характерно только для тундры и лесотундры. Все разнообразие выявленных на ОЕС динамических вариантов структуры ВЧГЦ объединено в пять типов. Для основной территории господствующим является шестифазный тип структуры ВЧГЦ. Его устойчивость возрастает с движением к югу от 20% (Се- Яга) - 34% (Гыда-Ямо) в типичной тундре до 64% (Ларьяк) - 68% (Няксим- воль) в средней тайге. Велика вероятность (21-38%) и пятифазного типа для всей территории, причем она возрастает к северу. Во всех зонах встречается четырехфазный тип.
Спорадически отмечаются годы и с трехфазной структурой ВЧГЦ, причем в северной тайге она была только в Левобережье Оби (6%, Саранпауль), а в лесотундре - только в ее центральной полосе (3%, Тазовское). Наиболее характерен этот тип для арктической тундры (до 32%, Тамбей). Только в ней за рассматриваемый период были отмечены и двухфазные по структуре ВЧГЦ (3%, Тамбей; 6%, Лескина, мыс).
223
Типы и динамические варианты летних сезонов но структуре и их повторяемости (%)
Зоны |
Тайга |
Лесотундра |
Г ундра |
|||||||||||||
Подзоны |
средняя |
северная |
южная |
северная |
южная |
типичная |
||||||||||
Станции Типы И ПОДТИПЫ N. летних сезонов |
Няксимволь |
Сургут |
Ларьяк |
Верхне-Имбатское |
Саранпауль |
Мужи |
Казым |
Тарко-Сале |
Туруханск |
Игарка |
Салехард |
Тазовское |
Дудинка |
Новый Порт |
Се-Яга |
Гыда-Ямо |
Трехфазный: |
82 |
91 |
88 |
85 |
82 |
88 |
82 |
71 |
80 |
75 |
68 |
62 |
60 |
74 |
51 |
57 |
1 подтип |
68 |
82 |
79 |
68 |
73 |
68 |
70 |
51 |
56 |
58 |
51 |
40 |
51 |
52 |
37 |
40 |
2 подтип |
14 |
9 |
9 |
17 |
9 |
20 |
12 |
20 |
24 |
17 |
17 |
22 |
9 |
22 |
14 |
17 |
Двухфазный: |
12 |
9 |
9 |
15 |
12 |
6 |
9 |
20 |
20 |
25 |
23 |
20 |
34 |
17 |
26 |
26 |
без 1-й фазы |
6 |
9 |
6 |
12 |
6 |
- |
- |
17 |
20 |
25 |
6 |
1 1 |
28 |
6 |
12 |
14 |
без 3-й фазы |
6 |
- |
3 |
3 |
6 |
6 |
9 |
3 |
- |
- |
17 |
9 |
6 |
11 |
14 |
12 |
Однофазный: |
6 |
- |
- |
- |
3 |
6 |
3 |
6 |
- |
- |
9 |
12 |
3 |
9 |
20 |
17 |
безъядерный |
- |
- |
- |
- |
3 |
6 |
3 |
6 |
- |
- |
6 |
9 |
- |
9 |
11 |
14 |
без 1-й и 3-й фаз |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
3 |
3 |
3 |
- |
9 |
3 |
нд |
- |
- |
3 |
- |
3 |
- |
6 |
3 |
- |
- |
- |
6 |
3 |
- |
3 |
- |
224
Таблица 12
Типы и динамические варианты структуры вегетационной части годового цикла и их повторяемость
Зоны |
Тайга |
Лесотундра |
Тундра |
||||||||||||||
Подзоны |
средняя |
севе |
шая |
южная |
севе |
эная |
южная |
типичная |
арктическая |
||||||||
Станции Динамические варианты |
Няксимволь |
Сургут |
Ларьяк |
Саранпауль |
Казым |
Тарко-Сале |
Туруханск |
Мужи |
Игарка |
Салехард |
Тазовское |
Дудинка |
Новый Порт |
Се-Яга |
Гыда-Ямо |
Тамбей |
Лескина, мыс |
1 |
Шестифазный тип |
||||||||||||||||
68 |
63 |
64 |
53 |
68 |
54 |
66 |
66 |
60 |
51 |
49 |
48 |
43 |
20 |
34 |
|||
Первый |
57 |
60 |
57 |
40 |
54 |
40 |
48 |
48 |
48 |
34 |
29 |
34 |
28 |
14 |
23 |
||
Второй |
11 |
3 |
7 |
13 |
14 |
14 |
18 |
18 |
12 |
17 |
20 |
14 |
15 |
6 |
11 |
||
2. Пятифазный |
тип |
||||||||||||||||
21 |
34 |
30 |
38 |
26 |
25 |
34 |
25 |
34 |
31 |
36 |
36 |
45 |
41 |
30 |
|||
Без предлетья |
3 |
3 |
3 |
14 |
3 |
3 |
3 |
3 |
8 |
3 |
6 |
6 |
|||||
Без 1-й фазы лета |
6 |
8 |
5 |
6 |
14 |
20 |
20 |
3 |
12 |
17 |
6 |
3 |
8 |
||||
Без 3-й фазы лета |
6 |
3 |
3 |
9 |
3 |
12 |
8 |
3 |
12 |
3 |
3 |
||||||
Без фазы СО |
3 |
20 |
12 |
14 |
14 |
3 |
5 |
20 |
14 |
8 |
10 |
3 |
15 |
9 |
5 |
||
Без фазы ПО |
3 |
3 |
6 |
3 |
5 |
6 |
5 |
5 |
3 |
5 |
9 |
20 |
8 |
||||
3. Четырехс |
)азны |
'1 тип |
|||||||||||||||
11 |
3 |
6 |
3 |
6 |
21 |
9 |
6 |
18 |
12 |
16 |
9 |
30 |
30 |
65 |
|||
С безъядерным летом |
5 |
3 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
12 |
9 |
||||||||
С летом без 1-й и 3-й фаз |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
||||||||||||
Без 1-й фазы лета и СО |
6 |
3 |
3 |
3 |
|||||||||||||
Без предлетья и СО |
3 |
3 |
3 |
3 |
|||||||||||||
Без предлетья и 1 -й фазы лета |
8 |
||||||||||||||||
Без предлетья и ПО |
3 |
3 |
3 |
225
Зоны |
Тайга |
Лесотундра |
Тундра |
||||||||||||||
Подзоны |
средняя |
севе |
шая |
южная |
севе |
тая |
южная |
типичная |
арктическая |
||||||||
Станции Динамические варианты |
Няксимволь |
Сургут |
Ларьяк |
Саранпауль |
Казым |
Тарко-Сале |
Туруханск |
Мужи |
Игарка |
Салехард |
Лазовское |
Дудинка |
Новый Порт |
Се-Яга |
Г ыда-Ямо |
Тамбей |
Лескина, м ыс |
Без фаз осени |
3 |
6 |
|||||||||||||||
Без 3-й фазы лета и СО |
3 |
6 |
3 |
3 |
3 |
6 |
|||||||||||
Без 3-й фазы лета и ПО |
3 |
3 |
2 |
9 |
9 |
||||||||||||
4Л |
'рехфазный тип |
||||||||||||||||
6 |
3 |
3 |
9 |
6 |
32 |
94 |
|||||||||||
С безъядерным летом и без СО |
3 |
3 |
3 |
||||||||||||||
С безъядерным летом и без ПО |
6 |
||||||||||||||||
Без 1-й и 3-й фаз лета и ПО |
3 |
||||||||||||||||
Без предлетья 3-й фазы лета и ПО |
3 |
||||||||||||||||
Без 1-й фазы лета и без осени |
3 |
||||||||||||||||
Без 1-й и 3-й фаз лета и СО |
3 |
||||||||||||||||
Без СО |
6 |
||||||||||||||||
Без предлетья |
6 |
||||||||||||||||
Без ПО |
20 |
||||||||||||||||
5. Двухфазный тип |
|||||||||||||||||
3 |
6 |
||||||||||||||||
Без фазы осени |
3 |
3 |
|||||||||||||||
Без предлетья |
3 |
Устойчивость структуры вегетационной части обнаруживает связь с эпохами циркуляции атмосферы. Составленные нами каталоги последовательности смены динамических вариантов структуры по эпохам циркуляции атмосферы [49] свидетельствуют, что к первым и заключительным годам эпох приурочены наиболее глубокие нарушения структуры ВЧГЦ и наибольшее разнообразие ее по годам. В центральные годы эпох структура относительно стабилизируется.