И.Н. Курганова Институт физико-химических и...

46
Отклик основных составляющих углеродного цикла в экосистемах умеренной зоны на климатические аномалии и тренды И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино

Upload: hunter-everett

Post on 05-Jan-2016

88 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Отклик основных составляющих углеродного цикла в экосистемах умеренной зоны на климатические аномалии и тренды. И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино. Изменения климата в России. Увеличение среднегодовой Тв на территории России : - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Отклик основных составляющих углеродного цикла в

экосистемах умеренной зоны на климатические аномалии

и тренды

И.Н. Курганова

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино

Page 2: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Изменения климата в РоссииИзменения климата в России

1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

2.42.01.61.20.80.40.0–0.4–0.8–1.2–1.6–2.0

Метеорологическая сеть Росгидромета Метеорологическая сеть Росгидромета (1627 (1627 станций)станций)

Аномалии Аномалии T, T, ooCCКлиматическая Климатическая

норма: норма: 1961-19901961-1990

2008

2008Увеличение глобальной ТвУвеличение глобальной Тв: :

+0.75oC – за период 1907-2006

+0.57oC – за период 1977-2006

Увеличение среднегодовой Увеличение среднегодовой Тв на территории РоссииТв на территории России: :

1.29oC – за период 1907-2006

1.33oC - за период 1976-2006

Page 3: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Погодные аномалии в Центральной РоссииПогодные аномалии в Центральной России: : летолето 20102010

Аномалия среднелетней ТАномалия среднелетней Твоздвозд::+4.9+4.9ooCC

Дефицит осадков в июлеДефицит осадков в июле: : >80%

Потеря урожаяПотеря урожая: >50% : >50%

Лесные и торфяные Лесные и торфяные пожарыпожары

Экстремальная Экстремальная почвенная засухапочвенная засуха

Page 4: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Температурные аномалии в Московской Температурные аномалии в Московской области в зимний периодобласти в зимний период

Ледяной дождь, декабрьЛедяной дождь, декабрь 2010 2010

Экстремально теплый Экстремально теплый декабрь декабрь 20112011

Положительные аномалии ТПоложительные аномалии Твв::

Декабрь Декабрь 2006: 2006: +7.0+7.0ooCCЯнварь Январь 2007: 2007: +7.0+7.0ooCCДекабрь Декабрь 2011: 2011: +5.6+5.6ooCC

Отрицательные аномалии ТОтрицательные аномалии Твв::

Январь Январь 2010:2010: -7.5-7.5ooCCФевраль Февраль 2012: 2012: -5.0-5.0ooCC

Page 5: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Климатические прогнозыКлиматические прогнозы::

Регион

ТемпературныеТемпературныеэкстремумыэкстремумы

Интенсивные Интенсивные осадкиосадки

1961-1990 2071-2100 1961-1990 2071-2100

Скандинавия Южная Европа 20 20 летлет 1-2 1-2 годагода

5 5 летлет20 лет

6-10 6-10 летлет2-4 2-4

годагода

Период повторяемости экстремальных Период повторяемости экстремальных погодных явлений в Европепогодных явлений в Европе

(ансамбль региональных климатических моделей; Nikulin et al, 2011)

Европейская часть РоссииЕвропейская часть России::“… В течение XXI века на европейской территории России возможно усиление засушливости. Особенно выраженным аридное потепление будет в лесостепной, степной и полупустынной областях.” ((Оценочный доклад об изменениях климата Оценочный доклад об изменениях климата ….…. в РФ в РФ, 2008, 2008))..

Page 6: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Построение исследованияПостроение исследования::

анализ временных климатических трендов и анализ временных климатических трендов и аномалий в Центральном Федеральном округе России аномалий в Центральном Федеральном округе России и в регионе исследований (юг Московской обл.)и в регионе исследований (юг Московской обл.) на на годовом, сезонном и месячном уровнях осреднениягодовом, сезонном и месячном уровнях осреднения;;

оценка влияния обнаруженных климатических оценка влияния обнаруженных климатических изменений на продуктивность растительных изменений на продуктивность растительных ассоциаций и эмиссию ассоциаций и эмиссию COCO22 из почв различных из почв различных

экосистем южно-таежной зоны за 14-летний периодэкосистем южно-таежной зоны за 14-летний период ((1998-20111998-2011 гг.) гг.);;

Page 7: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Основные вопросы:Основные вопросы:

● какие аномальные погодные явления какие аномальные погодные явления оказывают наиболее выраженное влияние оказывают наиболее выраженное влияние

на углеродный баланс?на углеродный баланс?

● какие экосистемы наиболее ● какие экосистемы наиболее чувствительны к изменениям климата?чувствительны к изменениям климата?

● какие параметры отвечают за уязвимость ● какие параметры отвечают за уязвимость основных показателей углеродного цикла в основных показателей углеродного цикла в

экосистемах умеренной зоны?экосистемах умеренной зоны?

Page 8: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Регион исследований:Регион исследований:

Центральный Федеральный округЦентральный Федеральный округ

Московск. обл. Московск. обл. (54(54ооNN 37 37ooEE)

КлиматКлимат:: Умеренно-континентальныйУмеренно-континентальный

РайонРайон: : ЦФО ЦФО Моск.обл. Моск.обл.Средняя Средняя TTв, в, ooCC: : +4.7 +4.6+4.7 +4.6ooCCΣΣ осадков, осадков, мммм: : 625 625 671 671

Page 9: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Почвы и ценозыДерново-слабоподзолистые.,

супесчанные:Глина : песок = 1 : 9

Серые лесные,

среднесуглинистые:Глина : песок = 4 : 6

Смешанный лесСмешанный лес,,(4С3Л2О1Б ед Д, (4С3Л2О1Б ед Д, >>11220 лет)0 лет)ЛугЛуг (~(~550 0 летлет, , косимый, неудобр.)косимый, неудобр.)

Вторичн. листвен. лесВторичн. листвен. лес

(5О3Л2К ед. Д и Б; (5О3Л2К ед. Д и Б;

~~660 лет)0 лет)

ЛугЛуг (~(~330 0 летлет, ,

косимый, неудобр.)косимый, неудобр.)

АгроценозАгроценоз ((зерно-зерно-

паровой, неудобр.паровой, неудобр.))

Page 10: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Теплый (бесснежный) период: май-октябрьТеплый (бесснежный) период: май-октябрь Стальные камеры 10 cм в диаметре, заглубление в почву на 4 cм перед замером, срезание травянистой растительности.

Общее время экспозиции - 20-30 мин.

Стационарные стальные основания, водный затвор, заглубление в почву - 20 см, использование дополни-тельных секций;

Общее время экспозиции – 60-80 мин.

Холодный (снежный) период: ноябрь-апрельХолодный (снежный) период: ноябрь-апрель

Определение эмиссии СООпределение эмиссии СО22 из почв из почв 1998-2011 (камерный метод)1998-2011 (камерный метод)

Page 11: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Вегетационный индекс, Вегетационный индекс, NDVINDVI

или Normalized Difference Vegetation Index (нормализованный относительный индекс растительности - (нормализованный относительный индекс растительности - простой количественный показатель для учета фотосин-простой количественный показатель для учета фотосин-тетически активной биомассы)тетически активной биомассы)

NIRNIR - - REDREDNDVI NDVI == NIR NIR + + RED RED ,,

где где NIRNIR - отражение в ближней - отражение в ближней инфракрасной области спектра;инфракрасной области спектра;

REDRED - отражение в красной - отражение в красной области спектра. области спектра.

Дискретная шкала Дискретная шкала NDVINDVI::

RED NIR

Page 12: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

NDVI NDVI ии NPP NPP

J. Fang et al. ((ScienceScience, 2001;Vol 293):

««NDVI data are stronglyNDVI data are stronglycorrelated with terrestrial NPP correlated with terrestrial NPP and areand are frequently used as frequently used as NPP predictorsNPP predictors..»

CASA CASA model model ((Potter et al.Potter et al.,1993,1993): ):

NPP = *Ԑ ∑(NDVI * PAR)NPP = *Ԑ ∑(NDVI * PAR),,

где где NNPPPP - годовая продук-тивность - годовая продук-тивность

растительности; растительности; ԐԐ - эффективность - эффективность

использования радиации; использования радиации; NDVINDVI – –

вегетационный индекс; вегетационный индекс; PARPAR – фото-– фото-синтетически активная радиация.синтетически активная радиация.

RED

NPP, г C/м2/yr

NDVI

Page 13: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Анализ временных трендов:

МетодМетод наименьших квадратовнаименьших квадратов

Интенсивность и знак обнаруженного тренда определяются по коэффициенту линейной регрессии;

Значимость тренда характеризуется R2 ;

ПараметрыПараметры:: Температура воздухаТемпература воздуха, , TTвоздвозд; ; сумма осадковсумма осадков, , PP;;

Гидротермический коэффициентГидротермический коэффициент,,СеляниноваСелянинова : : HTCHTC = = 10*∑P / ∑Ta 10*∑P / ∑Ta (>10(>10ooCC););

Скорость эмиссииСкорость эмиссии CO CO22 из почвиз почв, , EEsoilsoil;; Продуктивность растительности Продуктивность растительности ((NDVI).NDVI).

Page 14: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Анализ временных трендов:

Временные трендыВременные тренды::

ДлинныеДлинные 1907 – 20101907 – 2010 ( (TTвоздвозд))

СредниеСредние 1977 – 2010/11 (1977 – 2010/11 (TTвоздвозд; P; HTC; P; HTC))

КороткиеКороткие 1998 – 2011 (1998 – 2011 (TTвв; P; HTC; ; P; HTC; EEsoilsoil;; NDVI NDVI) )

Временное осреднениеВременное осреднение:: ГодГод

СезонСезон ((календарныйкалендарный))

МесяцМесяц

Page 15: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Анализ аномалий:

Аномалия – Аномалия – это любое отклонение от типичного или среднего значения (условия).

Климатические параметрыКлиматические параметры::

“типичные” (или «нормальные») условия означают среднее значение метеорологического показателя (Тв, РТв, Р) для базового периода 1961 – 1961 – 1990 1990 (климатическая нормаклиматическая норма).).

Методы исследованияМетоды исследования

Page 16: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Анализ аномалий:

Эмиссия Эмиссия COCO22 из почвиз почв и и NDVI:NDVI:

“типичные/нормальные” значения принимались равными средним значениям Esoil или NDVINDVI для временного периода, когда климатические аномалии не превышали 11 STD. STD.

Аномалии Аномалии Esoil и и NDVI NDVI оценивались как %% к среднему значению Esoil или NDVINDVI для «типичных» по климату лет.

Page 17: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Регион

1907-2006 1976-2007100 лет 30 лет

a, oC/10 лет Δ, oC a, oC/10 лет Δ, oC

Планетарный 0.07 0.75 0.18 0.57 Россия, в том числе:

0,13 1,29 0,43 1.33

Европ. часть 0.12 1.19 0.49 1.51 Центр. регион 0.14 1.36 0.57 1.70 Моск. обл. (юг) - - 0.58 1.73

Длинные и средние тренды среднегодовой Твозд в различных регионах

a – интенсивность тренда, oC/10 лет

Δ – общее изменение температуры, oC

Page 18: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Аномалии среднегодовой Твозд (ЦФО; 30 метеостанций) по сравнению с КН

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

1905 1915 1925 1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005

Ta

ан

ом

ал

ии

, oC

Базовый период, 1961-1990

Мониторинг Мониторинг СОСО22

Временной период 1907-2011 1977-2011 1998-2011

Интенсивн. тренда, oC /10 лет +0.16 +0.64 +0.74

R2 / F 0.21 / <0.001 0.36 / <0.001 0.23 / <0.1

Климатическая норма

Page 19: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Тренды и аномалии:Тренды и аномалии:

годовой годовой уровень осредненияуровень осреднения

Page 20: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Средние Средние (1973-2011) и короткие и короткие (1998-2011) тренды годовой Та и суммы осадков.

СФМ Данки, Московская обл.

P = -2.81x + 727

R2 = 0.11 (F=0.041)

MAT = 0.043x + 4.2

R2 = 0.21 (F=0.003)

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

Ср

едн

его

до

вая

тем

пер

атур

а,

oC

300

400

500

600

700

800

900

1000

Оса

дки

, мм

Среднегодовая т-ра, Ta Сумма осадков за год, Р

Средние трендыСредние тренды

P = -8,57x + 719

R2 = 0,19 (F = 0,122)

MAT = 0.073x + 5.13

R2 = 0.25 (F=0.067)

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

Ср

ед

не

год

ов

ая

те

мп

ер

ату

ра

, oC

300

400

500

600

700

800

900

Ос

ад

ки

, м

м

Среднегодовая т-ра, Ta Сумма осадков за год, Р

Короткие тренды

Page 21: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Средние и короткие временные тренды ГТК летнего периода в ЦФО и на юге МО

HTC = -0,011x + 23,4 HTC = -0,029x + 60,1

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010

Зн

ачен

ия

HT

C

Центральный регион

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

Зна

чени

я H

TC

1 STD

1 STD

2 STD

Московская область

Слабые и средние засухи

Сильная засухаСильная засуха

Page 22: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Временные тренды годовой эмиссии CO2 из почв различных экосистем

в 1998-2011 гг.

0

200

400

600

800

1000

1200

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Эм

исси

я, г

C/м

2 /год

Дер-подз,лес

Дер-подз,луг

Сер-лесн,лес

Сер-лесн,агроцен.

Интенс-ть,г C /м2/год

- 14.8

- 21.0

- 5.2

-7.1- Засушливые годы

Page 23: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Корреляция между годовой эмиссией СО2

0

200

400

600

800

1000

1200

0,50 1,00 1,50 2,00

Гидротермический коэффициент, ГТК

Eso

il, г

C/м

2 /го

д

Сумма осадков за период

весна+лето

Гидротермический коэффициент Селянинова

0

200

400

600

800

1000

1200

100 200 300 400 500 600

Осадки (весна+ лето), мм

Eso

il, г

C/м

2/г

од

Дерново-подзолистая,Лес

Дерново-подзолистая,Луг

Серая лесная,Лес

Серая лесная,Агроценоз

Серая лесная,Луг

RR22 = 0.42-0.55 = 0.42-0.55

P < 0.01P < 0.01

RR22 = 0. = 0.3737-0.-0.4848

P < 0.0P < 0.022

Page 24: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Временные тренды NDVI-veg в 2001-2012 гг.

y = -0,0048x + 0,77

R2 = 0,30

y = -0,0003x + 0,63

R2 = 0,0011

y = 0,0015x + 0,5755

R2 = 0,020,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

N D

V I

Серые лесные,лес

Серые лесные,луг

Серые лесные,агроценоз

y = -0,008x + 0,78

R2 = 0,51

y = -0,0043x + 0,78

R2 = 0,45

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

N D

V I

Дерново-подзоистые,лес

Дерново-подзоистые,луг

Page 25: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Связь между средними значениями NDVI и суммой осадков за период весна+лето

Дерново-подзолистые

почвы

Серые лесные почвы

y = 5E-05x + 0,74

R2 = 0,09

y = -8E-05x + 0,79

R2 = 0,16

y = 3E-05x + 0,72

R2 = 0,0090,68

0,70

0,72

0,74

0,76

0,78

0,80

0,82

0,84

100 200 300 400 500 600

P(весна +лето)

ND

VI

Лесной ценоз(запаздывание)

Лесной ценоз

Луговой ценоз

y = 9E-05x + 0,71

R2 = 0,116

y = 0,0002x + 0,56

R2 = 0,44

y = 0,0002x + 0,52

R2 = 0,40

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

100 200 300 400 500 600

P(весна+лето)

ND

VI

Лесной ценоз

Луговой ценоз

Агроценоз

Page 26: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Средние аномалии величины годовых потоков CO2 из почв в ответ на различные

погодные отклонения

-50

-40

-30

-20

-10

0

Лес Луг Лес Луг Агроценоз

Дерново-подзолистые,супесчаные Серые лесные, суглинистые

Ан

ом

ал

ии

, %

Засухи (6 лет) Экстремально теплые (7 лет) Дефицит осадков (5 лет)

-31 ± 7 %

-16 ± 3 %-22 ± 2 %

Page 27: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Средние аномалии NDVI-veg, обусловленные засухами

-4,29

-7,25

-2,94-2,90-3,04

0,182,23

-10,00

-8,00

-6,00

-4,00

-2,00

0,00

2,00

4,00

6,00

ЛеcЛеc

(запазд.) Луг Лес Леc

(запазд.) Луг Агроценоз

Дерново-подзолистые Серые лесные почвы

Ано

мал

ии, %

Page 28: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Тренды и аномалии:Тренды и аномалии:

сезонный сезонный уровень осредненияуровень осреднения

Page 29: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Временные тренды средне-сезонной Та и средний дефицит осадков (P-def, %) в районе исследований в 1998-2011

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Тем

пер

атур

а,

oC

Зима Весна Лето Осень

Тa,oC за год

R2

ЛетоЛето+0.14 0.42

P-def = 7.4%ВеснаВесна

+0.10 0.36

P-def = 4.5%ОсеньОсень

+0.17 0.60P-def = 8.0%

ЗимаЗима

-0.12 0.29P-def = 8.1%

Page 30: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Временные тренды сезонных потоков CO2 из почв в 1998-2011 гг.

Весна

0

50

100

150

200

250

300

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Эм

исс

ия

, г С

/м2/с

езо

н

Дер-подз, лес Дер-подз, луг

Серые лесные, лес Серые лесные, агроценоз

Зима

0

20

40

60

80

100

120

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Эм

исс

ия

, г С

/м2/с

езо

н

Дер-подз, лес Дер-подз, луг

Серые лесные, лес Серые лесные, агроценоз Осень

0

50

100

150

200

250

300

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Эм

ис

си

я,

г С

/м2 /с

езо

н

Серые лесные, лес Серые лесные, агроценоз

Лето

0

100

200

300

400

500

600

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Эм

ис

си

я,

г С

/м2 /с

езо

н

Дер-подз, лес Дер-подз, луг

Page 31: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Временные тренды NDVI-sum в 2001-2012гг.

y = -0,0052x + 0,84

R2 = 0,38

y = -0,0027x + 0,86

R2 = 0,35

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

N D

V I

Дерново-подзоистые,лес

Дерново-подзоистые,луг

y = -0,0033x + 0,86

R2 = 0,25

y = -0,0032x + 0,71

R2 = 0,032

y = -0,0032x + 0,70

R2 = 0,0330,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

N D

V I

Серые лесные,лес

Серые лесные,луг

Серые лесные,агроценоз

Page 32: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Связь между летними значениями NDVI и суммой осадков за период весна+лето

y = 1E-04x + 0,81

R2 = 0,55

y = -5E-05x + 0,861

R2 = 0,11

y = 6E-05x + 0,78

R2 = 0,056

0,75

0,80

0,85

0,90

100 200 300 400 500 600

осадки весна+лето (мм)

ND

VI

Лесной ценоз

Лесной ценоз;запаздывание

Луговой ценоз

y = 0,0004x + 0,56

R2 = 0,42

y = 0,0004x + 0,53

R2 = 0,61

y = 0,0001x + 0,80

R2 = 0,24

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

100 200 300 400 500 600осадки весна+лето

ND

VI

Луговой ценоз

Лесной ценоз

Агроценоз

Дерново-подзолистые

почвы

Серые лесные почвы

Page 33: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Средние аномалии величины сезонных потоков CO2 из почв в ответ на различные

погодные отклонения

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

Лес Луг Лес Луг Агроценоз

Дерн-подзол, супесч. Серые лесные, суглин.

Ан

ом

ал

ии

, %

Экстрем.холодныезимы

Дефицитвесеннихосадков

Сильныелетниезасухи

-37 ± 6% -32 ± 10%

-52 ± 11%

Page 34: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Средние аномалии летнего NDVI, обусловленные засухами

-10,26-10,60

-3,90-2,75-2,76 -0,73

0,95

-16,00

-14,00

-12,00

-10,00

-8,00

-6,00

-4,00

-2,00

0,00

2,00

4,00

ЛеcЛеc

(запазд.) Луг Лес Леc

(запазд.) Луг Агроценоз

Дерново-подзолистые Серые лесные почвы

Ан

ом

ал

ии

, %

Page 35: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Тренды и аномалии:Тренды и аномалии:

месячный месячный уровень осредненияуровень осреднения

Page 36: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Временные тренды среднемеячной Твоздв районе исследований в 1998-2011

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Tem

pera

ture

, oC

January May August December

a,oC за 10 лет

R2

АвгустАвгуст

+3,0 0.76

МайМай

+2,5 0.48

НоябрьНоябрь

+4,2 0.57

ЯнварьЯнварь

-4,2 0.48

Page 37: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Временные тренды месячных потоков CO2 из почв в 1998-2011 гг.

Январь

0

10

20

30

40

50

60

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Eso

il, г

С/м

2 /мес

яц

Май

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Август

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Eso

il, г

С/м

2 /мес

яц

Albeluvisols, forest Albeluvisols, grasslandДерново-подзол., лес

Ноябрь

0

10

20

30

40

50

60

70

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Phaeozems, forest Phaeozems, croplandДерново-подзол., луг Серая лесная, лес Серая лесная, пашня

Page 38: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Аномалии зимних потоков CO2 из почв в ответ на погодные отклонения

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

Лес Луг Лес Луг Пашня

Дерново-подзолистая Серая лесная

Ано

мал

ии, %

Декабрь(холодный)

Декабрь(теплый)

Январь(холодный)

Январь(теплый)

+44 ± +44 ± 13%13%

+18 ± +18 ± 9%9%

+32 %+32 %

Page 39: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Аномалии весенних потоков CO2 из почв в ответ на погодные отклонения

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Лес Луг Лес Луг Пашня

Дерново-подзолистая Серая лесная

Ан

ом

ал

ии,

%

Апрель(экстр-тепл.)

Май (дефицитосадков)

+22 %+22 %

+42 +42 %%

Page 40: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Аномалии месячных потоков CO2 из почв в ответ на летние засухи

ЛетоЛето

-100

-80

-60

-40

-20

0

Лес Луг Лес Луг Пашня

Дерново-подзолистая Серая лесная

Ано

мал

ии, %

Июнь(засуха)

Июль(засуха)

Август(засуха)

-52 ± 9%-52 ± 9%-52 ± 3%-52 ± 3%

-73 ± 3%-73 ± 3%

Page 41: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Аномалии осенних потоков CO2 из почв в ответ на погодные отклонения

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

Лес Луг Лес Луг Пашня

Дерново-подзолистая Серая лесная

Ан

ом

али

и, %

Сентябрь(засушл.)

Октябрь(экстр.тепл.)

Ноябрь(экстр.тепл.)

Ноябрь(экстр.хол.)

Page 42: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Наблюдаемые климатические изменения в

Центральном регионе России выражаются в отчетливой тенденции усиления засушливости, которая вызывает сопряженные негативные тренды основных составляющих углеродного цикла.

Т.о. именно засухи оказывают наиболее выраженное влияние на углеродный баланс в экосистемах умеренной зоны.

Ответы на основные вопросы:Ответы на основные вопросы:

Page 43: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Учитывая значительно более слабые негативные

аномалии продукционной составляющей по сравнению с эмиссионной, можно предположить, что усиление засушливости климата в Центральном регионе будет приводить к увеличению стока углерода в экосистемах умеренной зоны.

Вид землепользования и текстура почв являются

ведущими факторами, которые отвечают за уязвимость основных составляющих углеродного цикла в экосистемах умеренной зоны.

Наиболее чувствительными к изменениям климата являются агроценозы и естественные ценозы, сформированные на супесчаных почвах.

Ответы на основные вопросы :Ответы на основные вопросы :

Page 44: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Финансовая, техническая и моральная поддержка:

В.Н. Кудеяров (ИФХиБПП РАН, директор)

Проведение мониторинговых наблюдений:Лопес де Гереню В.О., Мякшина Т.Н., Сапронов Д.В.

(ИФХиБПП РАН)

Метеонаблюдения :Аблеева В.А.

(СФМ, Приокско-террасный биосферный заповедник)

Дистанционный мониторинг растительности:И.Ю. Савин

(Почвенный Институт им. В.В. Докучаева)

Благодарности:Благодарности:

Page 45: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Курганова И.Н., Лопес де Гереню В.О., Петров А.С., Мякшина Т.Н., Сапронов Д.В., Аблеева В.А., Кудеяров В.Н.

Влияние наблюдаемых климатических изменений и экстремальных погодных явлений на эмиссионную составляющую углеродного цикла в различных экосистемах южно-таежной зоны

Доклады РАН. 2011. Том 441. № 6. С. 845-849.

Page 46: И.Н. Курганова Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН , Пущино

Спасибо за Спасибо за

внимание!внимание!