sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556621040142sergeogr-1410Research ArticleПриродные процессы и динамика геосистемNatural Processes and Dynamics of GeosystemsКлиматическая переходная зона севера России в летних условияхTransitional Climate Zone of the Russian North in Summer ConditionsТитковаТ. Б.TitkovaT. B.

Москва

Moscow

titkova@igras.ruЗолотокрылинА. Н.ZolotokrylinA. N.

Москва

Moscow

azolotokrylin1938@yandex.ruИнститут географии РАНРоссияInstitute of Geography, Russian Academy of SciencesRussian Federation202108112021855714725Copyright © Титкова Т.Б., Золотокрылин А.Н., 20212021Титкова Т.Б., Золотокрылин А.Н.Titkova T.B., Zolotokrylin A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1410

Работа посвящена определению климатической переходной зоны севера России по комплексу климатических индикаторов и характеристик подстилающей поверхности и ее мониторингу в летний период на основе градиентного анализа. Рассматривается территория европейской части России и Западной Сибири севернее 56° с.ш., которая характеризуется циклонической активностью на Арктическом фронте в летний период. Переходная климатическая зона на севере России может выделяться одним или двумя индикаторами. В локальных геосистемах эти индикаторы могут меняться и дополнять друг друга. На данной территории выделяются два ключевых района, которые хорошо выражены по большинству параметров. Один из районов находится на северо-востоке европейской части России в районе Большеземельской и Ямальской тундры. Он обусловлен циклонической активностью на Арктическом фронте, выделяется областями максимальных градиентов температуры, коэффициента увлажнения, эвапотранспирации (Ev) и вегетационного индекса (NDVI) и приходится на ландшафты южной тундры, лесотундры и северной тайги (66°–67° с.ш.). Второй ключевой район расположен в среднетаежной зоне Западной Сибири и ограничен с севера Сибирскими Увалами. Здесь прослеживается область повышенной повторяемости циклонов (62°–63° с.ш.). Этот район также характеризуется повышенными горизонтальными контрастами температуры, коэффициента увлажнения, Ev и NDVI. Здесь зона максимальных градиентов Ev и NDVI протянулась сплошной полосой между Обью и Енисеем, усиливаясь на некоторых участках. Значимый тренд локализации климатической переходной зоны по ее индикаторам отсутствует. В зависимости от климатических условий значения максимальных градиентов параметров могут усиливаться или ослабевать.

This paper is concerned with the definition of the transitional climate zone of the Russian North through a complex of climate indicators and characteristics of the underlying surface, and its monitoring in the summer period based on the gradient analysis. The European part of Russia and Western Siberia north of 56° N are explored. These regions were determined by a cyclonic activity in Arctic front and notable cyclone repeatability in the summer period. The transitional climate zone in the Russian North can be identified by one or two indicators. On adjacent areas, these indicators can alternate and complement each other. Two key regions are distinguished on this territory. They are well defined by most of the parameters. One of these regions is situated in the northeast of the European part of Russia (Bolshezemelskaya and Yamalskaya tundras); it is determined by the cyclonic activity in Arctic front. It differentiates by areas with maximal gradients of temperature, humidity ratio, evapotranspiration (Ev), and NDVI, which are situated in 66°–67° N (landscapes of southern tundra, forest tundra, and border of northern taiga). The second key region is in the middle taiga zone of Western Siberia (62°–63° N), where the increased cyclone repeatability influences it, and it is characterized by horizontal contrasts of temperature, humidity ratio, NDVI and Ev. Here a zone of maximal gradients of Ev, and NDVI stretches between Ob and Yenisei rivers, strengthening in some areas. There is no significant trend of localization of the transitional climate zone on its indicators. According to climate conditions, maximal gradients of parameters can strengthen or weaken.

переходная климатическая зонаградиентытемператураосадкиэвапотранспирацияNDVIАрктический фронтциклоническая активностьсевер Россииtransitional climatic zonegradientstemperatureprecipitationevapotranspirationNDVIArctic frontcyclonic activityNorthern RussiaИсследование выполнено в Институте географии РАН по теме госзадания № 0148-2019-0009 “Изменения климата и их последствия для окружающей среды и жизнедеятельности населения на территории России”.The research was carried out at the Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences within the framework of the state-ordered research theme no. 0148-2019-0009.ReferencesБардин М.Ю., Платова Т.В., Самохина О.Ф. Особенности изменчивости циклонической активности в умеренных широтах Северного полушария, связанные с ведущими модами циркуляции в Атлантико-Европейском секторе // Фундаментальная и прикладная климатология. 2015. Т. 2. С. 14–40.Bardin M.Yu., Platova T.V., Samokhina O.F. Features of the variability of cyclonic activity in the temperate latitudes of the Northern Hemisphere associated with the leading circulation modes in the Atlantic-European sector. Fundamental’naya i Prikladnaya Klimatologiya, 2015, vol. 2, pp. 14–40. (In Russ.).Величко А.А. Устойчивость ландшафтной оболочки и ее био-георазнообразие в свете динамики широтной зональности // Изв. РАН. Сер. геогр. 2002. № 5. С. 7–21.Callaghan T.V., Velichko A.A., Borisova O.K. Tundra in a changing climate. Geogr. Environ. Sustain, 2011, vol. 4, no. 3, pp. 4–18. doi: 10.15356/2071-9388_03v04_ 2011_01Дьяконов К.Н., Варлыгин Д.Л., Ретеюм А.Ю. Влияние океанов на физико-географическую зональность по спутниковым данным о фотосинтезе // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5: География. 2017. № 2. С. 11–15.Cherenkova E.A., Titkova T.B., Mikhailov A.Yu. Seasonal features of the Arctic front in Russia in the XX and XXI centuries. Kriosfera Zemli, 2014, vol. 18, no. 4, pp. 78–85. (In Russ.).Золотокрылин А.Н., Титкова Т.Б., Михайлов А.Ю. Климатические вариации арктического фронта и ледовитости Баренцева моря зимой // Лёд и Снег. 2014. № 1. С. 80–85.Diakonov K.N., Varlygin D.L., Reteyum A.Yu. Influence of the oceans on physical and geographical zoning according to satellite data on photosynthesis. Vestn. Mosk. Univ., Ser. 5: Geogr., 2017, no. 2, pp. 11–15. (In Russ.).Иванов H.H. Об определении величин испаряемости // Изв. ВГО. 1954. Т. 86. № 2. С. 189–196.Fu C. Transitional climate zones and biome boundaries: A case study from China. In Landscape Boundaries. Hansen A.J., di Castri F., Eds. New York: Springer, 1992, pp. 394–402. doi 10.1007/978-1-4612-2804-2_20Исаченко А.Г. Экологическая география России. СПб., 2001. 328 с.Isachenko A.G. Ekologicheskaya geografiya Rossii [Ecological Geography of Russia]. St. Petersburg: S.-Peterb. Gos. Univ., 2001. 328 p.Коломыц Э.Г. Ландшафтные исследования в переходных зонах. М.: Наука, 1987. 120 с.Ivanov N.N. On the determination of evaporation values. Izv. Vses. Geogr. O-va, 1954, vol. 86, no. 2, pp. 189–196. (In Russ.).Мезенцев В.С. Водный баланс. Новосибирск, 1973. 229 с.Johnston C.A., Pastor J., Pinay G. Quantitative methods for studying landscape boundaries. Landscape Boundaries. Hansen A.J., di Castri F., Eds. New York: Springer, 1992, pp. 107–125.Титкова Т.Б., Виноградова В.В. Изменения климата в переходных природных зонах севера России и их проявление в спектральных характеристиках ландшафтов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 5. С. 310–323. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2019-16-5-310Kolomyts E.G. Landshaftnye issledovaniya v perekhodnykh zonakh [Landscape Research in Transition Zones]. Moscow: Nauka Publ., 1987. 120 p.Титкова Т.Б., Золотокрылин А.Н., Виноградова В.В. Климатический рубеж в Северном Прикаспии: индикаторы и размещение // Изв. РАН. Сер. геогр. 2020. № 6. С. 864–873. https://doi.org/10.31857/S2587556620050167Krajick K. The 100th Meridian, Where the Great Plains Begin, May Be Shifting. Columbia University Blog, 2018. Available at: http://blogs.ei.columbia.edu/2018/04/11/ the-100th-meridian-where-the-great-plains-used-tobegin-now-moving-east/ (accessed: 25.06.2021).Черенкова Е.А., Титкова Т.Б., Михайлов А.Ю. Сезонные особенности арктического фронта на территории России в XX и XXI веках // Криосфера Земли. 2014. Т. 18. № 4. С. 78–85.Mezentsev V.S. Vodnyi balans [Water Balance]. Novosibirsk, 1973. 229 p.Callaghan T.V., Velichko A.A., Borisova O.K. Tundra in a changing climate // GES. 2011. V. 4. № 3. P. 4–18. https://doi.org/10.15356/2071-9388_03v04_2011_01Monteith J.L. Evaporation from land surface: progress in analysis and prediction since 1948. In National Conference on Advances in Evapotranspiration, Hyatt Regency Chicago, Ill. (USA), 16-17 Dec 1985. ASAE, 1985, pp. 4–12.Fu C. Transitional Climate Zones and Biome Boundaries: A Case Study from China // Landscape Boundaries. Ecological Studies (Analysis and Synthesis) / Hansen A.J., di Castri F. (Eds.). NY: Springer, 1992. P. 394–402. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-2804-2_20Myers-Smith I.H., Hik D.S. Climate warming as a driver of tundra shrubline advance. J. Ecol., 2018, vol. 106, pp. 547–560.Johnston C.A., Pastor J., Pinay G. Quantitative Methods for Studying Landscape Boundaries // Landscape Boundaries. Ecological Studies (Analysis and Synthesis) / Hansen A.J., di Castri F. (Eds.). NY: Springer, 1992. P. 107–125.Pastick N.J., Jorgenson M.T., Goetz S.J., Jones B.M., Wylie B.K., Minsley B.J., Genet H., Knight J.F., Swanson D.K., Jorgenson J.C. Spatiotemporal remote sensing of ecosystem change and causation across Alaska. Glob. Change Biol., 2019, vol. 25, no. 3, pp. 1171–1189.Krajick K. The 100th Meridian, Where the Great Plains Begin, May Be Shifting. Columbia University Blog, 2018. http://blogs.ei.columbia.edu/2018/04/11/the-100thmeridian-where-the-great-plains-used-to-begin-nowmoving-east/Penman H.L. Natural evaporation from open water, bare soil and grass. Proc. R. Soc. A, 1948, vol. 193, pp. 120–146.Wang L., Chen W., Huang G., Zeng G. Changes of the transitional climate zone in East Asia: past and future // Clim. Dyn. 2017. № 49. P. 1463–1477. https://doi.org/10.1007/s00382-016-3400-4Seager R., Lis N., Feldman J., Ting M., Williams A.P., Nakamura J., Liu H., Henderson N. Whither the 100th meridian? The once and future physical and human geography of America’s arid–humid divide. Earth Interactions, 2018, vol. 22, no. 5, pp. 1–24. doi 10.1175/EID-17-0011.1Monteith J.L. Evaporation from land surface: progress in analysis and prediction since 1948 // Advances in Evapotranspiration. Proceedings of the ASAE Conference on Evapotranspiration, Chicago, Ill. ASAE. Michigan: St. Joseph, 1985. P. 4–12.Titkova T.B., Vinogradova V.V. Climate changes in transitional natural areas of Russian northern regions and their display in landscape spectral characteristics. Sovrem. Probl. Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa, 2019, vol. 16, no. 5, pp. 310–323. (In Russ.). doi 10.21046/2070-7401-2019-16-5-310Myers-Smith I.H., Hik D.S. Climate warming as a driver of tundra shrubline advance // J. Ecol. 2018. № 106. P. 547–560.Titkova T.B., Zolotokrylin A.N., Vinogradova V.V. Сlimatic transition zone in the steppe zone of the East European Plain: indicators and location. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2020, no. 6, pp. 864–873. (In Russ.). doi 10.31857/S2587556620050167Pastick N.J., Jorgenson M.T., Goetz S.J., Jones B.M., Wylie B.K., Minsley B.J., Genet H., Knight J.F., Swanson D.K., Jorgenson J.C. Spatiotemporal remote sensing of ecosystem change and causation across Alaska // Glob. Change Biol. 2019. № 25. P. 1171–1189.Velichko A.A. Stability of the landscape envelope and its bio-geodiversity in the light of the dynamics of latitudinal zoning. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2002, no. 5, pp. 7–21. (In Russ.).Penman H.L. Natural Evaporation from open water, bare soil and grass // Proc. Roy. Soc. London: A193. 1948. P. 120–146.Wang L., Chen W., Huang G., Zeng G. Changes of the transitional climate zone in East Asia: past and future. Clim. Dyn., 2017, vol. 49, pp. 1463–1477. doi 10.1007/s00382-016-3400-4Seager R., Feldman J., Lis N., Ting M., Williams A.P., Nakamura J., Liu H., Henderson N. Whither the 100th Meridian? The Once and Future Physical and Human Geography of America’s Arid–Humid Divide // Earth Interact. 2018. № 22 (5). P. 1–24. https://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/EI-D-17-0011.1Weedon G.P., Balsamo G., Bellouin N., Gomes S., Best M.J., Viterbo P. The WFDEI meteorological forcing data set: WATCH Forcing Data methodology applied to ERA-Interim reanalysis data. Water Resour. Res., 2014, vol. 50, pp. 7505–7514. doi 10.1002/2014WR015638Weedon G.P., Balsamo G., Bellouin N., Gomes S., Best M.J., Viterbo P. WATCH // Water and Global Change. 2016. № 5. May. http://www.eu-watch.org/ https://doi.org/10.1002/2014WR015638Zolotokrylin A.N., Titkova T.B., Mikhailov A.Yu. Climatic variations of the Arctic front and ice extent of the Barents Sea in winter. Led i Sneg, 2014, no. 1, pp. 80–85. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.