КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер проекта 24-27-00123

НазваниеРеакция лавиносборов внутриконтинентальной горной области на изменения климата

Руководитель Быков Николай Иванович, Кандидат географических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук , Алтайский край

Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

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

Ключевые слова дендрохронология, лавиносборы, снежные лавины, морфологическая структура ландшафта

Код ГРНТИ39.19.00


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Реконструкция данных о динамике природных явлений, в том числе снежных лавинах и морфологической структуры ландшафтов лавиносборов, является одной из важнейших задач наук о Земле. Снежные лавины и сформированные ими ландшафты лавиносборов выступают важным элементом горных территорий и выступают чутким индикатором изменения климатической системы, особенно в средних и высоких широтах, включая Алтай, который является в России одним из крупных центров лавинообразования. Вместе с тем, инструментальные наблюдения за ними практически отсутствуют, что вносит определенные ошибки в модели прогнозирования как лавин, так морфологической структуры ландшафтов лавиносборов. Проект направлен на исследование закономерной пространственно-временной дифференциации морфологической структуры ландшафтов лавиносборов различных по факторам лавинообразования районов Алтая и прогнозирование ее изменение в связи с ожидаемыми изменениями климата, а также реконструкцию многолетней динамики максимальных лавин на глубину до 500 лет с помощью индикационных методов (дендрохронологический, лихенометрический, фитоиндикационный). Ранее подобные комплексные исследования лавиносборов в таком масштабе не проводились. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании гражданских объектов для снижения риска их эксплуатации, прогнозирования природных процессов, в том числе для планирования управленческих решений.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Первый год реализации проекта был нацелен на исследования лавиносборов Центрального Алтая дендрохронологическим, геоботаническим и дистанционными методами. На первом подготовительном этапе с помощью анализа космических снимков были подобраны лавиносборы для дальнейших полевых исследований, определены их морфометрические показатели – число лавинных очагов, абсолютную высоту их верхней кромки, уклоны поверхностей и экспозицию, а также высоту нижней линии зоны аккумуляции, определено положение лавинных снежников за период 2013–2024 гг. В ходе первого года исследования по проекту отобрано, обработано и измерено 316 дендрохронологических образцов в 6 лавиносборах двух районов, отличающихся как постоянными, так и переменными факторами лавинообразования (средняя часть бассейна р. Чуя и верховья р. Катунь). Выполнено анатомическое определение пород обнаруженных в лавиносборах 53 погибших деревьев (стволов и пней). В этих же лавиносборах выполнено 36 геоботанических описаний. На полученных дендрохронологических образцах измерена ширина годичных колец, зафиксированы анатомические индикаторы лавинных процессов (компрессионная древесина, травматические смоляные ходы). Полученные древесно-кольцевые хронологии исследованы на предмет наличия в них эффектов осветления (резкое увеличение радиального прироста при прореживании древостоев), расчета коэффициентов крени (отношение прироста с креневой и тяговой сторон ствола), нарушения синхронности прироста с тяговой и креневой сторон, датирования гибели деревьев и возникновения у них ран. Анализ возраста живых и погибших деревьев лавиносборов показал его закономерное увеличение от лотка к древостою за пределами лавинного прочеса. На основании данных о возрасте сделаны выводы о том, что наиболее мощные лавины в исследованных районах сходят раз в 490–510 лет, менее мощные – в 260–285 лет, средние – в 40–145 лет. Установлено, что механические повреждения (раны) деревьев лавиносборов Центрального района Алтая встречаются значительно чаще, чем в Северо-Западном районе. Их датировка также подтвердила не только усиление лавинной деятельности в последние 20 лет, что совпадает с общей тенденцией увеличения зимних осадков в исследуемом районе, но и выявила годы схода лавин в бассейне р. Чуя за счет перекристаллизации снежного покрова. Определено, что индикаторы схода лавин имеют различную частоту встречаемости и значимость для датирования лавин. Так резкое увеличение прироста (эффект осветления) у деревьев лавиносборов обнаруживается очень редко. Компрессионная древесина, чаще всего, образуется у них в раннем возрасте, что, возможно, обусловлено давлением снега на растение. При этом синхронности в проявлении годичных колец с компрессионной древесиной у деревьев одного лавиносбора не обнаружено. Цепочки травматических смоляных ходов в годичных кольцах деревьев лавиносборов встречаются значительно чаще, чем компрессионная древесина. Формируются они как с креневой, так и с тяговой сторон ствола деревьев и не зависят от возраста дерева. Синхронность в их распределении слабая как по разным лавиносборам, так по деревьям одного лавиносбора и даже по разным сторонам ствола одного дерева. В лучшем случае одновременно такие ходы обнаруживаются только у четверти исследованных деревьев в лавиносборе. Анализ синхронности прироста с креневой и тяговой сторон стволов деревьев исследованных лавиносборов свидетельствует о том, что ее нарушение – частое явление, возникающие у деревьев один раз каждые 2–7 (в среднем 3.7) лет. Оно может продолжаться несколько лет, пока ствол не примет вертикальное положение и с возрастом дерева этот период увеличивается. В среднем такое явление отмечается у 15–20% деревьев лавиносборов. Аналогичная инерция отмечена и в значениях коэффициента крени. При этом сходство хронологий с креневой и тяговой сторон одного ствола высокое (коэффициент корреляции в пределах 0.6–0.9). Однако оно тем меньше, чем ближе к лотку находятся деревья. Схожая ситуация отмечается и с межсериальными коэффициентами корреляции хронологий – по краю прочеса они выше, чем в зоне транзита – и с популяционным сигналом (EPS). Это дополнительно подтверждает, что деревья лавиносборов испытывают негативное воздействие лавин еще на стадии их роста. Выявленные дендрохронологические индикаторы схода лавин использованы для расчета дендрохронологического индекса лавинной активности изученных лавиносборов – отношение числа обнаруженных в годичных кольца маркеров схода лавин к числу исследованных деревьев. На основании расчета данного индекса установлены годы схода максимальных лавин во всех исследованных лавиносборах. Дальнейший анализ показал неравномерное распределение числа максимальных лавин как по лавиносборам, так и по столетиям в пределах одного лавиносбора. Такие лавины в среднем сходят раз в 3–5 (от 2 до 17) лет. В некоторых лавиносборах отмечается снижение лавинной деятельности, в других - ее увеличение в отдельные столетия, особенно в 19 или 20 веках. Синхронность максимальных лавин по различным лавиносборам невысокая. На нее, в первую очередь, влияет сходство постоянных факторов лавинообразования, прежде всего, высота лавинного очага, его экспозиция и уклон. Во вторую очередь синхронность определяется близостью лавиносборов. Анализ растительного покрова различных по лавинной активности участков лавиносборов показал, что они отличаются по видовому разнообразию. Так если в центральных частях лавиносборов обнаружено 238 видов высших сосудистых растений, то на участках менее частого схода лавин – только 197 видов, а в примыкающих к лавиносборам лесах – лишь 176 видов. Во всех шести исследованных лавиносборах встречен только 1 вид: Chamaenerion angustifolium, также с большой долей постоянства отмечен Galium boreale (86%) и Poa sibirica (71%). Число видов с процентом встречаемости 43 составило 11 видов: Lonicera altaica, Spiraea chamaedryfolia, Aconitum leucostomum, Lathyrus pratensis, Veronica longifolia, Bupleurum multinerve, Campanula rotundifolia, Lamium album, Polemonium caeruleum, Trifolium lupinaster, Carex macroura. То есть эти 14 видов составляют основное ядро ценофлоры лавинных лотков. Учитывая участки лавиносборов, где лавинообразование – достаточно редкое явление, к этим видам можно прибавить еще 4 вида: Calamagrostis langsdorffii, Milium effusum, Saussurea latifolia, Cerastium pauciflorum. По теме проекта подготовлена и опубликована статья.

 

Публикации

1. Быков Н.И., Рыгалова Н.В., Шигимага А.А. Dendrochronological analysis of coniferous trees in avalanche paths of Central Altai (Chuya River basin) Acta Biologica Sibirica, 10: 1401–1418. (год публикации - 2024)
10.5281/zenodo.14263406


Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В ходе полевых работ 2025 года в четырех районах исследования в дендрохронологическом и геоботаническом отношении обследовано 8 лавиносборов: 2 лавиносбора в Катунском хребте, 3 – в пределах хребта Листвяга, 1 - в Курайском хребте и 2 – на Чулышманском нагорье. Было получено 326 дендрохронологических образцов и 36 геоботанических описаний. На предмет возможностей использования лихенометрического датирования снежных лавин обследовано 5 лавиносборов, а также выполнены измерения скоростей роста накипных лишайников на ранее заложенном полигоне в бассейне р. Актру. Также был проведен опрос местных жителей (чабаны, работники дорожной службы, сотрудники Катунского заповедника, сотрудники туристического объекта «Карагай») о динамике снежных лавин семи лавиносборов. В камеральный период выполнен анализ дендрохронологических и геоботанических материалов, полученных в ходе полевых работ. Измерено 18935 годичных колец. Сделаны выводы об особенностях радиального роста древесных растений (начало и окончание роста, возраст деревьев, сходство радиального роста с креневой и тяговой сторон стволов деревьев, популяционный сигнал), изученных лавиносборов. Установлено, что в изученных лавиносборах популяционный сигнал имеет низкое значение, что исключает возможность построения на их основе обобщенных хронологий. Изучена многолетняя динамика лавинно-индикационных показателей в годичных кольцах - асинхронность прироста с тяговой и креневой сторон стволов деревьев, коэффициент крени, наличие компрессионной древесины и травматических смоляных ходов, эффектов осветления, а также дат образования ран. Выявлена повышенная частота образования ран у деревьев лавиносборов в последние 25 лет и редкая встречаемость эффектов осветления (резкое увеличение радиального прироста) в полученных древесно-кольцевых хронологиях. Установлено, что компрессионная (реактивная) древесина у деревьев лавиносборов формируется преимущественно в молодом возрасте, а частота встречаемости колец с травматическими смоляными ходами с возрастом увеличивается. Асинхронность радиального прироста с креневой и тяговой сторон наблюдается часто. С увеличением возраста деревьев лавиносборов возрастает число случаев, когда асинхронность прироста отмечается несколько лет подряд. При этом длительность таких периодов увеличивается. Анализ коэффициентов крени (соотношение прироста с креневой и тяговой сторон) показал, что в его значениях отмечается инертность – нарастание может отмечаться несколько лет подряд, что, вероятно, обусловлено восстановлением вертикальности стволов деревьев подвергшихся воздействию лавин в течение нескольких лет. Для каждого исследованного в 2025 г. лавиносбора на основании комплекса индикаторов рассчитаны значения дендрохронологического индекса лавинной активности. Сравнение его значений с годами схода максимальных снежных лавин, установленных дистанционными методами, позволило выявить пороговое значение (0.33–0.6) дендрохронологического индекса лавинной активности для установления факта схода конкретных лавиносборов. На основании полученных критериев были реконструированы данные о сходе максимальных лавин в них. Анализ полученных дат свидетельствует о неравномерном распределение лавинных процессов как в пространстве, так и во времени: в хребтах Катунском, Листвяга и Чулышманском нагорье максимальные лавины сходят в 50–80% лет (1 раз в два года и чаще). В Катунском хребте и Чулышманском нагорье отмечается усиление схода лавин от столетия к столетию. В Северо-Чуйском и Курайском хребтах в большинстве лавиносборов тенденция обратная. В бассейне р. Коргон у лавиносборов отмечаются разнонаправленные тенденции (в лавиносборах 1 и 3 – затухание, а в лавиносборе 2 – усиление). Анализ метеорологических факторов показал, что максимальные лавины сходят в годы значительного (выше нормы), но не максимального снегонакопления, поскольку в последнем случае загрузка лавинных очагов происходит неоднократно в течение зимы. Разнонаправленность тенденций лавинных процессов в значительной мере зависит от постоянных факторов лавинообразования: при увеличении снегозапасов в лавиносборах с крытыми лавинными очагами происходит затухание схода максимальных лавин, напротив, они активизируется в тех лавиносборах, в которых склоны лавинных очагов менее крутые. По дендрохронологическим и дистанционным данным установлено, что синхронность схода лавин невысокая иногда даже в соседних лавиносборах, что обусловлено разнообразием постоянных факторов лавинообразования (экспозиция, уклон и высота лавинных очагов). Наблюдения также показали крайнюю ограниченность использования лихенометрического метода датирования максимальных снежных лавин. В лавиносборах хребта Листвяга и Чулышманского нагорья это обусловлено высокотравьем, в лотковых лавиносборах Северо-Чуйского и Курайского хребтов – сложностью разграничения воздействия лавин и селей. Низкие скорости роста диаметров накипных лишайников обуславливают ошибки лихенометрического датирования в десятки лет. Поэтому применения данного целесообразно только в безлесных районах По результатам геоботанических описаний в исследованных лавиносборах и на примыкающих к ним участках коренного леса выявлено 194 вида высших сосудистых растений (от 38 до 83 видов по лавиносборам). Наиболее разнообразны по видовому составу растительные сообщества лавиносборов в Чуйско-Аргутском нивально-высокогорно-таежно-лесостепном округе Алтайской провинции. Наименьшее число видов отмечается в Северной Алтайско-Саянской провинции и низкое в Холзунско-Коргонском высокогорно-таежном округе, которые отличаются интенсивными лавинными процессами. Здесь в лавиносборах формируются более простые по структуре одноярусные сообществ высокотравных лесных вейниковых лугов (хребет Листвяга) и страусниковых сообществ (Чулышманское нагорье) либо густых зарослей кустарников с доминированием одного вида кустарника. В Чуйско-Аргутском нивально-высокогорно-таежно-лесостепном округе формируется в условиях более разнообразных местообитаний образуется более низкотравные двухярусные петрофитные травянистые сообщества среди зарослей кустарников. Установлено, что при переходе от зоны постоянного воздействия лавин к зоне периодического воздействия количество видов в целом снижается. Однако на хребте Листвяга и Чулышманском нагорье зона лавинного прочеса беднее по числу видов, чем прилегающий лес.

 

Возможность практического использования результатов
Результаты проекта могут быть использованы при планировании туристической деятельности и туристской инфраструктуры в заливе Карагай на Телецком озере, на Среднем Мультинском озере в Катунском хребте, в бассейнах рек Чуя и Коргон для снижения рисков гражданского строительства и работы туристских фирм и жизнедеятельности населения. Также результаты проекта могут быть использованы для прогнозирования лавинной опасности на автодороге Акташ-Усть-Улаган для обеспечения надежной работы автотранспорта. Датировки схода лавин в конкретных лавиносборах могут способствовать дальнейшему изучению факторов лавинообразования во внутриконтинентальной горной области, обновлению Каталога лавин и карт лавинной опасности и инженерно-гляциологического районирования Алтая.