Пространственно-временные закономерности изменения водности можно проследить по ширине древесных колец, – утверждают ученые.

Из исторических хроник доподлинно известно, как сказалось повышение водности на р. Селенге и Чикое в конце XVIII столетия. Так, на «…Духов день (4 июня) от внезапной прибыли воды в р. Чикое выступила из берегов р. Селенга и отмыла целый квартал города…» В 1785 г. наводнением в г. Селенгинске был смыт целый квартал. Подобная же картина наблюдалась в XIX веке, при этом пик приходится на 1830 год: «...Большое наводнение на р. Селенге. В Селенгинске смыло большую часть правого берега реки со всеми постройками. Тогда же от проливных дождей потоками с гор повреждено 54 дома и почти весь город занесло песком и камнями. В результате этого в 1841 г. город пришлось перенести на левый берег…» После постройки в конце 1940-х годов железной дороги п. Наушки практически перестал затапливаться водами Селенги, так как высокая железнодорожная насыпь послужила дамбой.

Или же в 1862 г. в Забайкалье отмечалась засуха: «…невыносимая жара, страшная засуха, так что урожаи плохи, травы мало…». Вообще конец XIX века в целом по историческим хроникам характеризуется как засушливый период, а в начале XX века, наоборот, отмечено резкое увеличение значений расхода воды, и многоводье продолжалось практически до середины века, а затем постепенно водность начала понижаться. Эти исторические хроники сегодня подтверждены исследованиями ученых БИП СО РАН, которые осуществляют проект о ретроспективной оценке водности бассейна озера Байкал по данным дендроклиматического анализа. Если сказать проще, по ширине древесных колец, оказывается, можно «прочитать» историю того, как колебался уровень воды в оз. Байкал несколько веков назад. Невероятно, но факт. В чем суть этого удивительного на взгляд обывателя проекта, мы попросили рассказать директора Байкальского института природопользования Сибирского отделения Российской академии наук, члена-корреспондента РАН Ендона Гармаева.

ВОДОСБОРНЫЙ БАССЕЙН ОЗ. БАЙКАЛ расположен в центральной части обширного Азиатского континента и занимает территорию площадью более полумиллиона квадратных километров, из которых 45% находится в пределах Российской Федерации, остальная часть – на территории Монголии. В то же время на территории России формируется более 70% речных вод, впадающих в Байкал.

- Для всех нас очевидно, что в последние десятилетия наблюдается глобальное изменение климата. Кроме того, антропогенное влияние отразилось на приточности водных ресурсов в озеро и в итоге на его уровенном режиме. Поэтому особое значение приобретают комплексные исследования на всей водосборной территории Байкала, включая и ее монгольскую часть. Кто помог вам реализовать идею по изучению влияния климата на водность Байкала, кто поддержал вас? В чем актуальность ваших исследований?

– Наш институт в рамках выполнения государственного задания давно ведет наблюдения за происходящими изменениями природной среды республики и сопредельных территорий. Отрадно, что свой вклад в изучение озера Байкал и его бассейна вносит Российский фонд фундаментальных исследований, который совместно с правительствами Иркутской области и Республики Бурятия проводит конкурсы проектов, направленных на научные изыскания в регионе. Общее число таких проектов составляет несколько сотен, и они охватывают различные аспекты изучения Байкала и Байкальской природной территории. Понимая важность научных изысканий уникальной экосистемы озера, РФФИ в 2017 г. объявил конкурс дополнительных проектов по теме «Фундаментальные исследования для сохранения природы бассейна озера Байкал», по итогам которого Фондом поддержаны 26 проектов. Конкурс проходил в рамках ориентированных фундаментальных научных исследований по актуальным междисциплинарным темам со сроками выполнения в 2018-2020 гг.

Наш проект «Ретроспективная оценка водности бассейна озера Байкал по данным дендроклиматического анализа» направлен на решение важной проблемы по восстановлению за последние столетия динамики водности в бассейне оз. Байкал. Суть работы состоит в выявлении пространственно-временных закономерностей изменения режима увлажнения на рассматриваемой территории по ширине древесных колец. Дело в том, что инструментальные гидрометеорологические наблюдения на водосборной территории Байкала ведутся немногим более 100 лет, а на ее монгольской части и того меньше, – это лишь миг относительно возраста Байкала, который, по разным данным, составляет 20-25 млн лет. Данное обстоятельство не позволяет нам получить объективную картину изменения водности на реках за более продолжительное время. Однако метод дендрохронологического анализа позволяет узнать колебания климата с шагом по времени, равным одному году.

– Что уже удалось сделать по данному проекту и какие результаты получены?

– За прошедшие два года сделано немало. В первый год нами проведена обширная работа по анализу климатических изменений на территории бассейна оз. Байкал. За период с 1982 по 2017 гг. выделено два периода увлажнения: влажный и засушливый. Сейчас же, начиная с 2018 г., по многим параметрам мы находимся в начале очередного влажного периода.

Некоторые результаты нами уже опубликованы в научных журналах и апробированы на различных конференциях. Так, в засушливый период 2000-2017 гг. наблюдалась отрицательная динамика количества выпавших осадков для всей российской части бассейна оз. Байкал. Однако в монгольской части бассейна отмечается положительный тренд осадков, но с меньшими темпами роста. Проанализированы процентные доли положительных и отрицательных трендов NDVI лесопокрытых территорий в различные периоды увлажнения (вегетационные индексы NDVI получены по данным спутников NOAA и Terra/Aqua – ред.).

Влажный период (1982-1999 гг.) характеризуется практически повсеместным преобладанием положительных трендов NDVI в обеих частях бассейна, однако в лесах юго-западной части бассейна на Хангайском хребте и во влажный, и в засушливый периоды наблюдаются отрицательные тренды NDVI. В ходе экспедиционной кампании установлено, что причиной данного факта являются ветровалы лиственных лесов.

В целом установлено, что в засушливый период доля отрицательных трендов в российской части бассейна существенно выше, чем в монгольской. Это объясняется тем, что в Бурятии хозяйственное использование лесного фонда происходит более активными темпами, чем в Монголии. Кроме того, засушливый период способствовал значительному увеличению частоты и площади лесных пожаров в российской части бассейна. Так, например, в 2015 у нас площадь лесов, пройденных пожарами, составила более 10% от всей площади лесов республики. В итоге на основе созданной и пополняемой сотрудниками лаборатории геоэкологии базы данных древесно-кольцевых хронологий мы можем оценивать влияние крупномасштабных атмосферных мод на прирост деревьев в различных частях бассейна оз. Байкал. Полученный массив дендрохронологической информации систематизирован в геопространственной базе данных. Для этого разработана геоинформационная система «ДендроГИС бассейна оз. Байкал», которая содержит дендрохронологические данные, климатические и метеорологические слои, данные гидрометрических постов, картографический блок и др.

- Исследования водности бассейна озера Байкал проводятся на основе данных с дендроклиматических станций?

– Да, у нас имеется целая сеть таких станций. Приступая к реализации данного проекта, мы имели, конечно, определенный задел в области дендроклиматологии. Ранее на основе данных 25 станций Селенгинского среднегорья нами были получены ряды многолетних колебаний атмосферных осадков в регионе и реконструирован водный сток р. Селенги (главного притока Байкала), затем и уровень воды оз. Байкал до начала инструментальных измерений (до середины XVII века). Все эти работы проводились, к сожалению, только на российской части бассейна Селенги, без учета монгольской части ее водосборной территории, на которую приходится, как известно, 2/3 всего бассейна. В связи с этим большой интерес представляет продолжение подобных исследований для всего трансграничного бассейна р. Селенги с охватом его верхней части на территории соседнего государства, а также расширение изысканий на бассейны других крупных рек – Верхней Ангары и Баргузина – второй и третьей водных артерий бассейна оз. Байкал по годовому объему притока воды.

Первые два года работы в рамках проекта были направлены в том числе на расширение сети дендроклиматических станций и получение широкой базы данных дендрохронологического материала. На сегодня мы имеем образцы древесных кернов не только из бассейна Селенги, включая ее монгольскую часть, но и расположенных севернее в бассейне оз. Байкал – из водосборов Баргузина и Верхней Ангары. Сейчас дендростанций у нас более 60, и в настоящее время продолжается камеральная обработка материала, собранного в прошлые полевые сезоны.

– А какие деревья вы используете в своих исследованиях?

– Наиболее удобными древесными породами для дендроклиматического анализа в засушливых условиях являются сосна обыкновенная и лиственница сибирская. Эти деревья характеризуются относительно четко выраженными годичными кольцами, долголетием, экологической гибкостью и при этом крайней чувствительностью к воздействию внешних факторов на радиальный прирост. В условиях засушливого климата в бассейне оз. Байкал ключевым фактором, влияющим на ширину годичных колец сосны, является количество доступной почвенной влаги. Установлено, что в переувлажненных местообитаниях (например, хр. Хамар-Дабан) наблюдаются положительная корреляция прироста сосны с температурой и отрицательная – с осадками осени предыдущего года. Таким образом, показана целесообразность применения дендрохронологического метода для более глубокого изучения колебаний климата аридной зоны (к коей относится и значительная часть бассейна оз. Байкал) в предшествующие столетия.

– Что в результате реконструкции по древесным кольцам вам удалось выявить?

– Начну с того, что древеснокольцевые хронологии при сопоставлении с данными гидрометрических постов за период инструментальных наблюдений показали хорошую связь с годовым расходом воды. Это дает нам основание доверять восстановленному водному стоку рек бассейна оз. Байкал за более ранние периоды времени. Например, на сегодня мы имеем реконструкцию водного стока р. Селенги до 1650 г., и на графике колебаний хорошо прослеживается чередование многоводных и маловодных периодов. Что интересно, такие же периоды засухи, которая наблюдалась в бассейне оз. Байкал с 1998 г. в течение 20 лет, удалось «поймать» по реконструированным данным, однако эти периоды имеют более продолжительную цикличность, которая не может быть зафиксирована по инструментальным наблюдениям. Эти засушливые периоды также сопровождались опустошительными пожарами, которые проявляются на древесных кольцах. Нами проведено хронологическое сравнение выделенных многоводных (с наводнениями) и маловодных (с пожарами) периодов с доступными историческими хрониками. В результате мы получили удивительные совпадения по основным датам и в целом хорошее соответствие реконструкций с описаниями природных катаклизмов в разных источниках, дошедших до наших дней. Вообще, разработка модели реконструкции по древесным кольцам водного стока основных рек бассейна оз. Байкал, включая его монгольскую часть, необходима для понимания природы цикличности водности на рассматриваемой территории и составления прогнозных оценок.

– Значительная часть экспедиционных исследований проходит на территории Монголии. Как работается с монгольскими коллегами?

– С монгольскими коллегами у нас исторически сложились очень дружеские, доверительные отношения. Мы работаем на территории соседней страны много лет по государственному заданию института. Плодотворное сотрудничество ведется с нашими партнерами из Монгольской академии наук – это Институты географии и геоэкологии, ботаники, химии и др., Институт метеорологии и гидрологии Министерства природы и зеленого развития и, конечно же, с вузовскими учеными из Национального и Сельскохозяйственного университетов. С ними нас связывает многолетнее сотрудничество, однако настоящий проект не международный и выполняется без участия наших коллег из Монголии. Тем не менее мы продолжаем с ними работать по другим проектам, в том числе международным РФФИМонголия, проводим совместные экспедиции, семинары и обсуждения.

– Пандемия коронавируса внесла поправки в научные исследования? Кроме ковида, есть еще какие-то проблемы при реализации проекта?

– Хочу подчеркнуть, что одна из главных задач дендрохронологии – расширение пространственного и временного охвата. Но, к сожалению, многие возрастные деревья в регионе уничтожены либо пожарами, либо человеческой деятельностью. Поэтому мы активно используем древесину из старинных построек, что позволило существенно продлить временную шкалу и получить новые данные о цикличности водности в бассейне оз. Байкал. В любом случае мы должны завершить проект получением дендроклиматической реконструкции водности основных притоков оз. Байкал с учетом монгольской части его бассейна. В этом году мы не теряем надежды на экспедиционный сезон, что удастся все-таки выполнить поставленные задачи, хотя уже приходится вводить некоторые корректировки в планы. Тем не менее работы мы должны выполнить в полном объеме и в сроки, оговоренные в договоре. Я уверен, что мы справимся с поставленными задачами.