Проект 17-17-01270

Название: Реконструкция природной среды и климата Кавказа и юга Европейской России за последнее тысячелетие по данным ледниковых кернов Эльбруса

Руководитель: Михаленко Владимир Николаевич , Доктор географических наук

Организация финансирования, регион: федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии Российской Академии наук, г Москва

Года выполнения: 2017 — 2019

Конкурс: Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора: 07 — Науки о Земле, 07-703 — Гляциология

Ключевые слова: Ледниковые керны, изменения климата, реконструкции высокого разрешения, колебания ледников, климатические модели, Эльбрус, радиолокация, изотопы

Код ГРНТИ: 39.19.29

Аннотация

Из-за интенсивного современного потепления, деградации ледников и растущей антропогенной нагрузки высокогорные палеоклиматические архивы катастрофически исчезают. В нашем проекте будут получены ледниковые керны на Северном Кавказе и размещены в хранилище палеоклиматической информации, создаваемом для этих целей. Одна часть архива сохраняется для будущих исследований, другая будет проанализирована с использованием современных аналитических методов. В кернах льда будет определен изотопный и химический состав, концентрация микрочастиц и несгоревшего углерода, и на этой основе выполнены реконструкции температуры воздуха, атмосферных осадков, загрязнения атмосферы, вулканической активности в регионе. Разработанные в последнее десятилетие климатические модели используются для понимания динамики климата за последнее тысячелетие. Новые косвенные палеоклиматические данные по Северному Кавказу будут сопоставлены с результатами численного моделирования климата в рамках программ PMIP3/CMIP5. Будет проанализирована изменчивость климата в течение последнего тысячелетия, отдельно предполагается рассмотреть доиндустриальный период (1750-1900 гг.) и последние 50 лет по данным реанализов NCEP/NCAR, ERA-INTERIM, CFSR. На основе сравнения результатов моделирования по выделенным временным отрезкам будут получены количественные оценки относительного вклада естественных и антропогенных факторов в климатическую региональную изменчивость на Северном Кавказе. Отдельно будет изучен вопрос генезиса осадков в высокогорных районах Северного Кавказа. Для отдельно взятых контрастных летних сезонов планируется осуществить численные эксперименты по воспроизведению метеорологического режима с помощью мезомасштабной негидростатической атмосферной модели WRF-ARW. На основе анализа модельных полей влагосодержания, облачности, дивергенции ветра, завихренности и поля осадков будет выявлена доля местной и адвективной влаги в осадкообразовании. Будет выполнена оценка чувствительности модели к некоторым ключевым факторам, потенциально оказывающим сильное влияние на региональный климат (например, температура поверхности Средиземного и Черного моря, аномалии температуры поверхности в Северной Атлантике, а также арктический морской лед). Эти воздействия будут изучены в обособленных экспериментах по моделированию с использованием глобальной модели общей циркуляции атмосферы ECHAM5 высокой разрешающей способности. Основное внимание проекта будет обращено на исследование теплых периодов и периодов «ненарушенного» климата, что позволит лучше понять и объяснить масштаб современного потепления, отступания ледников, антропогенного влияния и других связанных с ними природных процессов, происходящих в настоящее время на Северном Кавказе. В результате выполнения проекта будет сохранен и изучен единственный в Европе и на юге России ледниковый архив палеоклиматических данных, охватывающий последнее тысячелетие. Полученные при выполнении проекта данные позволят впервые реконструировать с высокой точностью количество осадков, состав атмосферных аэрозолей, повторяемость засушливых периодов, историю загрязнения атмосферы для Северного Кавказа и примыкающего региона.

Ожидаемые результаты

  1. Будут получены уникальные керны ледников Эльбруса и Казбека. В рамках проекта предполагается создание надежного кернохранилища для длительного хранения кернов в расчете на использование этого материала в будущем, когда появятся новые виды анализа.
  2. Реконструкция высокого разрешения температуры воздуха, количества атмосферных осадков, состава атмосферных аэрозолей, вулканической активности, пожаров, изменчивости атмосферной циркуляции и их связь с колебаниями ледников и изменчивостью увлажненности.
  3. Создание каталога экстремальных и катастрофических событий и определение их рекуррентного интервала для задач географического прогнозирования. Анализ причин наводнения в Крымске в 2012 г. показал, что отсутствие надежных данных об аномальных осадках делает невозможным прогноз подобных явлений с помощью статистических методов. В связи с этим предлагаемый анализ экстремальных климатических характеристик в прошлом представляется крайне значимым.
  4. Создание комплексной реконструкции изменений природной среды и климата для юга Европейской части России и валидация климатических моделей для последнего тысячелетия. Основной причиной недостоверности климатических моделей является недостаток информации об изменении климатических характеристик в прошлом. Результаты проекта позволят существенно увеличить количество доступных палеоклиматических данных для данной территории.

Помимо большой научной значимости выполнение данного проекта имеет общественное значение. Позволит внести вклад России в международную инициативу по сохранению ледниковых архивов (Protecting ice memory). Эта инициатива поддерживается ЮНЕСКО и предусматривает проведение кернового бурения в наиболее перспективных с точки зрения реконструкции климата горных ледниках где высока степень риска полного исчезновения палеоархивов из-за потепления климата. Наши предыдущие работы показали, что Эльбрус и Казбек относятся именно к таким точкам. Необходимо как можно скорее осуществить проекты кернового бурения пока продолжающееся потепление в горах Кавказа не привело к размыванию климатического сигнала в толще ледников.

Все полученные результаты будут опубликованы в серии статей в российских и зарубежных журналах, а также в монографии, завершающей работы по проекту.

Полная информация о проекте