4. Методы исследования

В работе были использованы следующие методы:

Перекрестная датировка рядов прироста отдельных деревьев, которая основана на том, что последовательность приростов в ряду имеет специфическую не повторяемую картину на отдельных участках. Поэтому такие специфические участки рядов легко определяются визуально у сравниваемых рядов разных деревьев. Этот метод позволяет точно сдатировать каждый слой прироста, т.е. привязать все слои к календарным годам.

Стандартизация исходных рядов прироста. Процедура стандартизации проводится для исключения из рядов прироста влияния, связанного с изменением размеров ствола дерева с возрастом и других факторов не климатической природы. Стандартизация рядов прироста деревьев проводилась относительно трендов прироста. Тренды прироста вычислялись с применением кубического сплайна, в основном длиной в 40 лет. В настоящей работе приведены результаты с использованием стандартизации относительно трендов прироста, выполненных в программах ARSTAN из программного пакета DPL [36].

Статистический анализ (корреляционный анализ). Расчет коэффициентов корреляции между радиальным приростом и климатическими переменными выполнен в программе DendroClim [37]. Выходные результаты пакета DendroClim представлены как в табличном, так и в графическом виде. В данной работе представлены графики коэффициентов корреляции на последовательных интервалах времени длиной в 48 лет с последовательными сдвигами в 1 год.

Климатические данные (суммы месячных осадков за 1933–2010 гг. и среднемесячные температуры за 1936–2010 гг.) были взяты по метеостанции Зилаир.

5. Результаты и их обсуждение

У взятых образцов были проведены измерения ширины годичных слоев (RW) и ширины зоны поздней древесины (LW).

После проведения стандартизации исходных рядов прироста RW и LW были построены хронологии прироста RW и LW для точек 1 и 2. Протяженность хронологии точки 1 составила 183 года (1818-2010 гг.), точки 2 – 187 лет (1814-2010 гг.). На рис. 3 представлены хронологии прироста LW для точек 1 и 2.

Рис. 3. Хронологии прироста LW для точек 1 и 2.

Стандартное отклонение хронологий, характеризующее изменчивость амплитуды колебаний индексов прироста на точке 1 составило 0,47, а на точке 2 лишь 0,27. Этот результат свидетельствует о значительно большей чувствительности прироста к воздействию климатических факторов у сосны, произрастающей в сухих условиях (точка 1) в сравнении с приростом сосны в свежих условиях произрастания (точка 2). Этот результат отражается на большей амплитуде колебаний у хронологии точки 1 по сравнению с хронологией точки 2 (рис. 3). Сравнение динамики прироста хронологий на различных интервалах времени показывает на значительное увеличение амплитуды колебаний прироста, начиная с 30-х годов XX столетия, более четко проявившееся в сухих условиях произрастания.

Результаты корреляционного анализа представлены на рис.4, 5.

RW		LW
Рис. 4. Диаграммы коэффициентов корреляции ширины годичных слоев (RW) и ширины зоны поздней древесины (LW) точки 1 с суммами месячных осадков и среднемесячными температурами по месяцам, начиная с сентября предшествующего приросту года по август текущего года на последовательных интервалах времени длиной 48 лет (1937-1984, 1938-1985 и т. д.).
	RW	LW
	Рис. 5 Диаграммы коэффициентов корреляции ширины годичных слоев (RW) и ширины зоны поздней древесины (LW) точки 2 с суммами месячных осадков и среднемесячными температурами по месяцам, начиная с сентября предшествующего приросту года по август текущего года на последовательных интервалах времени длиной 48 лет (1937-1984, 1938-1985 и т. д.).

Видно, что наиболее высокие положительные значения коэффициента корреляции имеются между приростом (как RW, так и LW) и осадками мая, июня и июля (коричневый цвет на рисунках). На диаграммах хорошо прослеживается стабильность во времени коэффициентов корреляции прироста с осадками мая, июня и июля. Коэффициенты корреляции прироста с осадками мая, июня и июля на интервале 1937-2010 гг. в сухих условиях местообитания (точка 1) составили, соответственно: 0,40, 0,54, 0,45 (для RW), 0,35, 0,53, 0,62 (для LW). В свежих условиях местообитания (точка 2) – 0,28, 0,46, 0,28 (для RW); 0,21, 0,44, 0,52 (для LW). Высокие значения коэффициента корреляции прироста с осадками мая, июня и июля свидетельствуют о существовании сильной корреляции прироста с суммой осадков за эти 3 месяца. Действительно, коэффициент корреляции прироста с суммой осадков мая-июля составил в сухих условиях местообитания 0,69 (для RW) и 0,75 (для LW), в свежих условиях местообитания, соответственно: 0,58 и 0,59. Сравнение ряда осадков мая-июля с участком хронологии поздней древесины для интервала 1933-2010гг. представлено на рис. 6.

Рис. 6. Сравнение ряда осадков мая-июля с участком хронологии поздней древесины для интервала 1933-2010гг (желтыми маркерами обозначены сильные засухи, черными – средние засухи).

Интересно сопоставить минимумы осадков с минимумами прироста. Минимумы осадков соответствуют засухам, которые были разделены на 2 группы: сильные засухи с количеством осадков мая-июля ≤ 75 мм и средние засухи с количеством осадков мая-июля от 76 до 110 мм. Сопоставление показало, что наибольшее соответствие имеется в сухих условиях произрастания (т. 1) (таблица 1). Обратное сопоставление минимумов прироста засухам представлено в таблице 2. Видно, что и в этом сопоставлении наибольшее соответствие минимумов имеется также в сухих условиях произрастания. На основе выявленной связи суммы осадков мая-июля с приростом, нами была проведена реконструкция дат сильных засух за последние 200 лет. Установлено, что в районе исследования наиболее засушливыми были 1821, 1832, 1890, 1933, а также сильные засухи периода метеонаблюдений- 1955, 1957, 1975, 1995, 1998 и 2010 гг. Эти данные свидетельствуют о том, что, начиная с XX столетия, частота засух увеличилась. Кроме того, начиная с конца 20-х гг. XX столетия увеличилась и амплитуда колебаний количества осадков мая-июля (рис. 7).

Рис. 7. Хронологии прироста LW для точек 1 и 2 (желтыми маркерами обозначены засухи).

Таблица 1. Соответствие засух минимумам прироста сосны.

	Сильные засухи	Средние засухи
всего засух	6	13
соответствие на т. 1	6	11
соответствие на т. 2	4	7

Таблица 2. Соответствие минимумов прироста (индекс прироста<0,5) засухам.

	Сухие условия (т. 1)	Свежие условия (т. 2)
всего минимумов прироста	19	4
соответствие засухам	14	3

Выводы

1. Для двух участков с контрастными условиями произрастания (сухие и свежие) на территории Зилаирского плато построены хронологии радиального прироста по сосне обыкновенной протяженностью около 200 лет.

2. Обнаружена высокая положительная связь радиального прироста сосны обыкновенной с осадками мая, июня и июля. Установлено, что максимальные значения коэффициента корреляции осадков летнего периода имеются с радиальным приростом сосны в сухих условиях произрастания.

3. Наиболее высокие значения коэффициента корреляции осадков июня и июля имеются у прироста поздней древесины по сравнению с общей шириной годичного слоя. Коэффициент корреляции прироста поздней древесины с суммой осадков мая-июля на интервале 1937-2010 гг. составил 0,75.

4. На основе установленной связи прироста сосны с летними осадками проведена реконструкция дат сильных засух в регионе южной оконечности Южного Урала: наиболее сильные засухи за последние 200 лет были в 1821, 1832, 1890, 1933 гг., а также засухи 1955, 1975 и 1995 гг. периода метеонаблюдений.

5. Полученные высокие значения показателей связи прироста с климатическими факторами являются максимальными для всего региона Южного Урала, что делает перспективным проведение дендрохронологических реконструкций климатических условий в регионе, изучения их динамики, а также для оценки их изменения в будущем.