Хронология короткопериодных вариаций климата в голоцене на Северо-Западе России и корреляция с вариациями солнечной активности
Институты и факультеты
Главная \ Наука \ Научные издания КФУ \ Ученые записки Казанского университета \ Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки \ Архив

Хронология короткопериодных вариаций климата в голоцене на Северо-Западе России и корреляция с вариациями солнечной активности

Х.А. Арсланов1, В.А. Дергачев2, Ф.Е. Максимов1, И.В. Кудрявцев2

1Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург, 199034, Россия

2Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе РАН, г. Санкт-Петербург, 194021, Россия

 

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2022.1.135-165

Для цитирования: Арсланов Х.А., Дергачев В.А., Максимов Ф.Е., Кудрявцев И.В. Хронология короткопериодных вариаций климата в голоцене на Северо-Западе России и корреляция с вариациями солнечной активности // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2022. – Т. 164, кн. 1. – С. 135–165. – doi: 10.26907/2542-064X.2022.1.135-165.

For citation: Arslanov Kh.A., Dergachev V.A., Maksimov F.E., Kudryavtsev J.V. Chronology of the short-term climate change during the Holocene in Northwestern Russia and its correlation with the solar activity variations. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2022, vol. 164, no. 1, pp. 135–165. doi: 10.26907/2542-064X.2022.1.135-165. (In Russian)

Аннотация

Более точное определение возраста радиоуглеродным методом короткопериодных изменений климата в голоцене требует учета короткопериодных изменений концентрации 14С в атмосфере, которые приводят к ошибке датирования до 300 лет. Для исключения данной погрешности была использована модель К. Бронка Рамсея, основанная на сопоставлении радиоуглеродной хронологии изучаемого разреза с хронологией калибровочной кривой. С помощью этой модели был установлен корректированный (смоделированный) возраст всей серии ранее определенных нами радиоуглеродных датировок образцов, отобранных из разрезов верховых болот Никольско-Лютинское, Ширинский Мох и Самбальское на Северо-Западе России. Значения отклонений среднегодовой температуры от ее современного значения (∆Т, °C), приведенные в работах в виде графика, были преобразованы в цифровые значения. В итоге был определен моделированный возраст, наиболее приближенный к календарному возрасту и соответствующим значениям ∆Т всей серии датированных образцов. Определена хронология короткопериодных изменений климата в голоцене, которая демонстрирует синхронность короткопериодных изменений климата в окрестностях изученных разрезов болотных отложений. Данная хронология в большинстве случаев согласуется с хронологией, полученной при изучении природных объектов (озерные, болотные и морские отложения, полярные ледники) во многих регионах мира, а также с хронологией наступания горных ледников.

Хронология короткопериодных изменений климата сопоставлена с хронологией изменений солнечной активности, установленной путем определения концентрации космогенных изотопов 14С в древесных кольцах известного возраста и 10Ве в полярных ледниках. Установлена синхронность короткопериодных изменений климата и изменений солнечной активности в голоцене, которая демонстрирует, что изменения солнечной активности являются одной из основных причин короткопериодных изменений климата в голоцене.

Ключевые слова: болотные отложения, радиоуглеродное датирование, коррекция возраста моделированием, реконструкция палеоклиматов, космогенные изотопы, корреляция изменения климата и солнечной активности

Благодарности. Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 18-05-00381).

Литература

  1. Arslanov Kh.A., Savelyeva L.A., Gey N.A., Klimanov V.A., Chernov S.B., Chernova G.M., Kuzmin G.F., Tertychnaya T.V., Subetto D.A., Denisenkov V.P. Chronology of vegetation and paleoclimatic stages of northwestern Russia during the Late Glacial and Holocene // Radiocarbon. – 1999. – V. 41, No. 1. – P. 25–45. – doi: 10.1017/S0033822200019317.
  2. Arslanov Kh.A., Savelieva L.A., Klimanov V.A., Chernov S.B., Maksimov F.E., Tertychnaya T.V., Subetto D.A. New data on chronology of landscape-paleoclimatic stages in northwestern Russia during the Late Glacial and Holocene // Radiocarbon. – 2001. – V. 43, No 2B. – P. 581–594. – doi: 10.1017/S0033822200041230.
  3. Чернова Г.М., Арсланов Х.А., Денисенков В.П., Севастьянов Д.В., Тертычная Т.В., Окунева Е.Ю., Чернов С.Б. Палеоэкология и биоразнообразие растительности Северо-Западного Приладожья в голоцене // Вестн. С.-Петерб. ун-та, Сер. 7. – 1997. – Вып. 4. – С. 131–137.
  4. Климанов В.А. К методике количественного восстановления климата прошлого // Вестн. Моск. ун-та. Сер. географ. – 1976. – № 2. – С. 92–98.
  5. Eлинa Г.A., Apcлaнoв X.A., Kлимaнoв B.A. Этапы развития растительности голоцена в южной и восточной Карелии // Бот. журн. – 1996. – T. 81, № 3. – C. 1–17.
  6. Stuiver M., Reimer P.J., Bard E., Beck J.W., Burr G.S., Hughen K.A., Kromer B., McCormac G., van der Plicht J., Spurk M. INTCAL98 radiocarbon age calibration, 24,000-0 cal BP. // Radiocarbon. – 1998. – V. 40, No 3. – P. 1041–1083. – doi: 10.1017/S0033822200019123.
  7. Reimer P.J., Bard E., Bayliss A., Beck J.W., Blackwell P.G., Bronk Ramsey C., Buck C.E., Cheng H., Edwards R.L., Friedrich M., Grootes P.M., Guilderson T.P., Haflidason H., Hajdas I., Hatté C., Heaton T.J., Hoffmann D.L., Hogg A.G., Hughen K.A., Kaiser K.F., Kromer B., Manning S.W., Niu M., Reimer R.W., Richards D.A., Scott E.M., Southon J.R., Staff R.A., Turney C.S.M., van der Plicht J. IntCal13 and Marine13 radiocarbon age calibration curves 0–50,000 years cal BP // Radiocarbon. – 2013. – V. 55, No 4. – P. 1869–1887. – doi: 10.2458/azu_js_rc.55.16947.
  8. Reimer P.J., Baillie M.G.L., Bard E., Bayliss A., Beck J.W., Blackwell P.G., Bronk Ramsey C., Buck C.E., Burr G.S., Edwards R.L., Friedrich M., Grootes P.M., Guilderson T.P., Hajdas I., Heaton T.J., Hogg A.G., Hughen K.A., Kaiser K.F., Kromer B., McCormac F.G., Manning S.W., Reimer R.W., Richards D.A., Southon J.R., Talamo S., Turney C.S.M., van der Plicht J., Weyhenmeyer C.E. IntCal09 and Marine09 radiocarbon age calibration curves, 0-50,000 years cal BP. // Radiocarbon. – 2009. – V. 51, No 4. – P. 1111–1150. – doi: 10.1017/S0033822200034202.
  9. Bronk Ramsey C. Deposition models for chronological records // Quat. Sci. Rev. – 2008. – V. 27, No 1–2. – P. 42–60. – doi: 10.1016/j.quascirev.2007.01.019.
  10. Bronk Ramsey C. Methods for summarizing radiocarbon datasets // Radiocarbon. – 2017. – V. 59, No 6. – P. 1809–1833. – doi: 10.1017/RDC.2017.108.
  11. Климанов В.А. Климат Северной Евразии в позднеледниковье (в последний климатический ритм) // Короткопериодные и резкие ландшафтно-климатические изменения за последние 15000 лет. – М.: Ин-т географии РАН, 1994. – С. 61–93.
  12. Stuiver M., Quay P.D. Changes in atmospheric carbon-14 attributed to a variable sun // Science. – 1980. – V. 207, No 4426. – P. 11–19. – doi: 10.1126/science.207.4426.11.
  13. Velichko A.A., Andreev A.A., Klimanov V.A. Climate and vegetation dynamics in the tundra and forest zone during the Late Glacial and Holocene // Quat. Int. – 1997. - V. 41–42. – P. 71–96. – doi: 10.1016/S1040-6182(96)00039-0.
  14. Khotinsky N.A., Klimanov V.A. Alleröd, Younger Dryas and Early Holocene palaeo-environmental stratigraphy // Quat. Int. – 1997. – V. 41–42, P. 67–70. – doi: 10.1016/S1040-6182(96)00038-9.
  15. Новенко Е.Ю., Зюганова И.С., Ольчев А.В. Применение метода палеоаналогов для прогноза динамики растительности при изменениях климата // Докл. Акад. наук. – 2014. – Т. 457, № 1. – С. 117–121.
  16. Novenko E.Yu., Olchev A.V. Early Holocene vegetation and climate dynamics in the central part of the East European Plain (Russia) // Quat. Int. – 2015. – V. 388. – P. 12–22. – doi: 10.1016/j.quaint.2015.01.027.
  17. Novenko E.Yu., Tsyganov A.N., Pisarchuk N.M., Volkova E.M., Babeshko K.V., Kozlov D.N., Shilov P.M., Payne R.J., Mazei Yu.A., Olchev A.V. Forest history, peatland development and mid- to late Holocene environmental change in the southern taiga forest of central European Russia // Quat. Res. – 2018. – V. 89, No 1. – P. 223–236. doi: 10.1017/qua.2017.91.
  18. Heikkilä M., Seppä H. An 11,000 yr palaeotemperature reconstruction from the southern boreal zone in Finland // Quat. Sci. Rev. – 2003. – V. 22, No 5–7. – P. 541–554. – doi: 10.1016/S0277-3791(02)00189-0.
  19. Seppä H., Poska A. Holocene annual mean temperature changes in Estonia and their relationship to solar insolation and atmospheric circulation patterns // Quat. Res. – 2004. – V. 61, No 1. – P. 22–31. – doi: 10.1016/j.yqres.2003.08.005.
  20. Seppä H., Hammarlund D., Antonsson K. Low-frequency and high-frequency changes in temperature and effective humidity during the Holocene in south-central Sweden: Implications for atmospheric and oceanic forcings of climate // Clim. Dyn. – 2005. – V. 25, No 2–3. – P. 285–297. – doi: 10.1007/s00382-005-0024-5.
  21. Heikkilä M., Seppä H. Holocene climate dynamics in Latvia, eastern Baltic region: A pollen-based summer temperature reconstruction and regional comparison // Boreas. – 2010. – V. 39, No 4. – P. 705–719. – doi: 10.1111/j.1502-3885.2010.00164.x.
  22. Alley R.B., Ágústsdóttir A.M. The 8k event: Cause and consequences of a major Holocene abrupt climate change // Quat. Sci. Rev. – 2005. – V. 24, No 10–11. – P. 1123–1149. – doi: 10.1016/j.quascirev.2004.12.004.
  23. Wanner H., Beer J., Bütikofer J., Crowley T.J., Cubasch U., Flückiger J., Goosse H., Grosjean M., Joos F., Kaplan J.O., Küttel M., Müller S.A., Prentice I.C., Solomina O., Stocker T.F., Tarasov P., Wagner M., Widmann M. Mid-to Late Holocene climate change: An overview // Quat. Sci. Rev. – 2008. – V. 27, No 19–20. – P. 1791–1828. – doi: 10.1016/j.quascirev.2008.06.013.
  24. Wanner H., Solomina O., Grosjean M., Ritz S.P., Jetel M. Structure and origin of Holocene cold events // Quat. Sci. Rev. – 2011. – V. 30, No 21–22. – P. 3109–3123. – doi: 10.1016/j.quascirev.2011.07.010.
  25. Solomina O.N., Bradley R.S., Jomelli V., Geirsdottir A., Kaufman D.S., Koch J., McKay N.P., Masiokas M., Miller G., Nesje A., Nicolussi K., Owen L.A., Putnam A.E., Wanner H., Wiles G., Yang B. Glacier fluctuations during the past 2000 years // Quat. Sci. Rev. – 2016. – V. 149. – P. 61–90. – doi: 10.1016/j.quascirev.2016.04.008.
  26. Holzhauser Н., Magny M., Zumbuühl H.J. Glacier and lake-level variations in west-central Europe over the last 3500 years // Holocene. – 2005. – V. 15, No 6. – P. 789–801. – doi: 10.1191/0959683605hl853ra.
  27. Agatova A.R., Nazarov A.N., Nepop R.K., Rodnight H. Holocene glacier fluctuations and climate changes in the southeastern part of the Russian Altai (South Siberia) based on a radiocarbon chronology // Quat. Sci. Rev. – 2012. – V. 43. – P. 74–93. – doi: 10.1016/j.quascirev.2012.04.012.
  28. Magny M. Holocene fluctuations of lake levels in west-central Europe: Methods of reconstruction, regional pattern, palaeoclimatic significance and forcing factors // Encyclopedia of Quaternary Science / Ed. by S.A. Elias. – Amsterdam: Elsevier, 2006 – V. 2. – P. 1389–1399.
  29. Gray L.J., Beer J., Geller M., Haigh J.D., Lockwood M., Matthes K., Cubasch U., Fleitmann D., Harrison G., Hood L., Luterbacher J., Meehl G.A., Shindell D., van Geel B., White W. Solar influences on climate // Rev. Geophys. – 2010. – V. 48, No 4. – Art. 2009RG000282, P. 1–53. – doi: 10.1029/2009RG000282.
  30. Attolini M.R. Cecchini S. Galli M., Kocharov G.E., Nanni T. 400 year record of Δ14C in tree rings: The solar-activity cycle before, during and after maunder minimum and the longer cycles // II Nuovo Cimento C. – 1993. – V. 16 C, No 4. – P. 419–436. – doi: 10.1007/BF02507651.
  31. Арсланов Х.А. Радиоуглерод: геохимия и геохронология / Отв. ред. Ю.А. Щуколюков. – Л.: Из-во Ленингр. ун-та, 1987. – 300 с.
  32. Vonmoos M., Beer J., Muscheler R. Large variations in Holocene solar activity: Constraints from 10Be in the Greenland Ice Core Project ice core // J. Geophys. Res. – 2006. – V. 111, No A10. – Art. A10105, P. 1–14. – doi: 10.1029/2005JA011500.
  33. Müller S.A., Joos F., Edwards N.R., Stocker T.F. Water mass distribution and ventilation time scales in a cost-efficient, three-dimensional ocean model // J. Clim. – 2006. – V. 19, No 21. – P. 5479–5499. – doi: 10.1175/JCLI3911.1.
  34. Steinhilber F., Beer J., Fröhlich C. Total solar irradiance during the Holocene // Geophys. Res. Lett. – 2009. – V. 36, No 19. – Art. L19704, P. 1–5. – doi: 10.1029/2009GL040142.
  35. Le Roy Ladurie E. Histoire du Climat Depuis L’an Mil. – Paris: Flammarion, 1967. – 287 p.
  36. Mann M.E., Bradley R.S., Hughes M.K. Northern hemisphere temperatures during the past millennium: Inferences, uncertainties, and limitations // Geophys. Res. Lett. – 1999. – V. 26, No 6. – P. 759–762. – doi: 10.1029/1999GL900070.
  37. Esper J., Frank D.C., Wilson R.J.S., Briffa K.R. Effect of scaling and regression on reconstructed temperature amplitude for the past millennium // Geophys. Res. Lett. – 2005. – V. 32, No 7. – Art. L07711, P. 1–5. – doi: 10.1029/2004GL021236.
  38. Alley R.B. The Younger Dryas cold interval as viewed from central Greenland // Quat. Sci. Rev. – 2000. – V. 19, No 1–5. – P. 213–226. – doi: 10.1016/S0277-3791(99)00062-1.
  39. Archibald D. The Past and Future of Climate. – City Beach, Aust.: Rhaetian Manage. Pty Ltd. – 2010. – 142 p.
  40. Usoskin I.G., Solanki S.K., Kovaltsov G.A. Grand minima and maxima of solar activity: New observational constraints // Astron. Astrophys. – 2007. – V. 471, No 1. – P. 301–309. – doi: 10.1051/0004-6361:20077704.
  41. Inceoglu F., Simoniello R., Knudsen V.F., Karoff C., Olsen J., Turck-Chiéze S., Jacobsen B.H. Grand solar minima and maxima deduced from 10Be and 14C: Magnetic dynamo configuration and polarity reversal // Astron. Astrophys. – 2015. –V. 577. – Art. A20, P. 1–10. – doi: 10.1051/0004-6361/201424212.
  42. Дергачев В.А. Палеоклимат Земли и солнечная активность // Геомагнетизм и аэрономия. – 2017. – Т. 57, № 5. – С. 567–571.
  43. Mauquoy D., van Geel B., Blaauw M., van der Plicht J. Evidence from northwest European bogs shows ‘Little Ice Age’ climatic changes driven by variations in solar activity // Holocene. – 2002. – V. 12, No 1. – P. 1–6. – doi: 10.1191/0959683602hl514rr.

Поступила в редакцию

05.12.2020

 

Арсланов Хикматулла Адиевич, доктор геолого-минералогических наук, главный специалист

Санкт-Петербургский государственный университет

Университетская наб., д. 7–9, г. Санкт-Петербург, 199034, Россия

E-mail: arslanovkh@mail.ru

Дергачев Валентин Андреевич, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Политехническая ул., д. 26, г. Санкт-Петербург, 194021, Россия

E-mail: v.dergachev@mail.ioffe.ru

Максимов Федор Евгеньевич, кандидат географических наук, старший научный сотрудник

Санкт-Петербургский государственный университет

Университетская наб., д. 7–9, г. Санкт-Петербург, 199034, Россия

E-mail: maksimov-fedor@yandex.ru

Кудрявцев Игорь Владимирович, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Политехническая ул., д. 26, г. Санкт-Петербург, 194021, Россия

E-mail: igor.koudriavtsev@mail.ioffe.ru

 

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


Версия для печати Версия для печати
Ключевые слова: Арсланов, Ученые записки
Вход в личный кабинет
Ваш логин
Ваш пароль
Забыли пароль? Регистрация