Научные результаты:
Лаборатория палеоэкологических реконструкций была создана в 2021 году. Основной целью проекта является сбор и анализ косвенных данных о климате и окружающей среде прошлого для объединения этой информации и получения комплексных реконструкций на основе современной аналитической
базы и современных климатических моделей.
В рамках проекта создана первая в России специализированная лаборатория по исследованию ледниковых кернов.
Получены керны льда: 2021 г. Катынское плато в области питания ледника Безенги на высоте 4750 м к востоку от Эльбруса, керн до ложа 93 м. 2022 г. выполнено бурение ледника в кратере вулкана Ушковский (Камчатка). 2023 г. ледник ИГАН, Полярный Урал, 90,8 м керн до ложа.
Выполнена комплексная палеоклиматическая реконструкция для Кавказа на основе следующих данных: изотопный состав ледниковых кернов Эльбруса (Западное плато 2009 г., Восточная Вершина (ВВ) 2020 г.), дендрохронологические данные по региону включая реконструкцию летней температуры воздуха c 1596 г., а также данные озерных осадков озера Каракёл. Дополнительно привлекались опубликованные данные по озерным кернам и спелеотемам Ближнего Востока. Впервые получена независимая реконструкция температуры в этом регионе за 1000 лет.
Температура за последнюю тысячу лет на Кавказе менялась в основном под действием изменчивости солнечной активности, что показало схожесть изотопного состава ВВ и состава Гренландских кернов, а также солнечной активности. С 1100 по 1400 гг. в записи наблюдаются повышенные значения, отражающие средневековую климатическую аномалию. Период этот, однако не был однородным, обнаружено два периода понижения температуры с 1150 по 1200 гг., а также около 1300 г. Согласно новым датировкам морен ледника Кашкаташ и Донгуз-Орун, полученным в рамках проекта наступание ледников было отмечено в 1200 и 1300 гг. (0,82, 0,77, 0,72 и 0,70 т.л. 10Be возраст) (Solomina et al., 2024), морены того же возраста были обнаружены и на южном склоне Кавказа (ледник Чалаати, 0.79, 0.67 т.л. 10Be возраст). Следующий холодный этап приходится на 15 в. и продолжался практически столетие. Этот период совпадает с минимумом солнечной активности (Sporer) и фиксирует начало Малого ледникового периода. На данный момент известно лишь несколько датировок морен этого периода, например, боковая морена ледника Кашкаташ (0,53 т.л.). Скорее всего большинство морен сформированных в этот период было перекрыто более поздними наступаниями ледников. Следующий этап согласно данным керна ВВ Эльбруса начался в конце 17 в и состоял из двух периодов похолодания продолжительностью в 25-30 лет с перерывом в 1730-е годы. Наиболее значительное наступание ледников наблюдалось в середине 19 в, что также подтверждается минимальными за 800 лет значениями изотопного состава в керне. Согласно реконструкции осадков по керну 2009 г., этот период также характеризовался общим снижением и летних и зимних осадков, сменившихся ростом в конце 19 – начале 20 в, что вызвало кратковременные незначительные наступания ледников. Согласно совмещенной изотопной кривой и реконструкции температуры продолжающееся современное потепление достигло уровня потепления конца 14 в. в 1980-е годы, и в данные момент наблюдается самый теплый период как минимум за 1000 лет (предположительно 2,5 т.л.), сопровождающийся ростом осадков в зимний и теплый периоды.
Выполнено измерение метана в образцах ледникового керна Восточной Вершины Эльбруса методом непрерывного потока. Синхронизация метанового сигнала с глобальным сигналом, полученным в ледниковых кернах Гренландии и Антарктиды подтверждает предполагаемый возраст керна (минимум 900 лет по газу в верхних 75 м ледника). Концентрация метана оставалась в пределах 670-690 ppbpv вплоть до донца 18 века, затем по данным керна наблюдается рост концентрации вплоть до 1800 ppbpv в 2000х г. Наибольший интерес представляют данные концентрации метана с 1000 до 1800 гг. В этот промежуток в кернах Гренландии и Антарктиды были обнаружены периоды повышенной концентрации метана (1300-1400 гг. и 1500-1600 гг.). Согласно данным керна Восточной Вершины Эльбруса, благодаря высокому разрешению отбора, обнаружен еще один, ранее неизвестный период кратковременного роста концентрации метана в 1650-1680 гг. (700-720 ppbpv).
В керне ледника ИГАН на Полярном Урале обнаружены углистые микрочастицы связанные с разработкой Воркутинского угольного месторождения.
Выполнен изотопный анализ образцов древесины для Европейской части России. Получены результаты измерения содержания стабильного изотопа углерода δC13.
Проведено сравнение модельных данных с результатами дендроклиматических реконструкций летней температуры на основе оптической плотности годичных колец деревьев для Соловецких островов и Северного Кавказа (рассматривался период 1500-1850 гг). Результаты моделирования демонстрируют существенный отклик среднегодовой глобальной температуры Земли на извержения следующих годов: 1600 (~0.7-0.9°С), 1640 (~0.6°С), 1695 (~0.5°С), 1783 (~0-1°С), 1809 (~0.4-0.9°С), 1815 (~0.5-1.7°С).
Восстановлена история извержений Эльбруса с помощью исследования тефры в отложениях на Кавказе. Выявлен ранее неизвестный этап крупнейших эксплозивных извержений Эльбрусского вулканического центра, имевший место между ~520 и 85 тысяч лет назад. Установлено по меньшей мере пять извержений, тефра которых распространилась на расстояния 150–560 км от источника. Для тефры всех извержений получены детальные геохимические характеристики, включая анализ единичных частиц вулканического стекла.
Выполнены исследования динамики палеопожаров в западной части Кавказа по данным палеоантракологического анализа отложений озера Хуко (1744 м над у.м.), позволяющих рассмотреть историю лесных пожаров на протяжении последних 10.5 тыс. лет. Полученные данные показали в целом низкую пожарную активность на западном Кавказе в течение голоцена. Увеличение частоты пожаров и аккумуляции макрочастиц угля выявлено для последних 500 лет. Исключение составляет временной интервал между 4.0 и 5.2 тыс. лет назад. Выявлена серия пожарных эпизодов, очевидно соответствующих крупным и катастрофическим пожарам на прилегающей территории. Возраст этих пиков совпадает с событием 4.2 тыс. лет назад, который характеризовался нестабильностью климатических условий в Северном полушарии.
Создана первая хронология клеточных параметров годичных колец деревьев для Европейской территории России. Измерены следующие клеточные параметры: толщина клеточных стенок, площадь люмена, средняя площадь клетки, минимальное, среднее и максимальное количество клеток для каждого годичного кольца и др.
Для Терских Кейв Кольского полуострова зафиксирована пожарная активность начиная с раннего голоцена 10600-10200 кал. л.н. Таким образом, в раннем голоцене здесь уже было достаточно растительной биомассы для интенсивного горения и продуцирования большого количества углистых частиц, принадлежащих, в том числе, древесным видам.
Спорово-пыльцевой анализ разреза Кич на Камчатке позволил выделить 6 этапов в развитии растительности и климата этой части полуострова за последние 3 тыс. лет: до 2.6 тыс.л.н. климат оставался прохладным и влажным, хотя на юге депрессии уже шло заметное потепление; 2.6 – 1.2 тыс.л.н. климат был умеренно теплым; с 1.2 до 0.7 тыс.л.н. произошло краткосрочное потепление; распространение «хвойного острова» началось около 720 л.н., площади ельников заметно расширились 420 л.н.
Создана реконструкция палеопожаров для лесной зоны центра ЕТР. Был выполнен детальный анализ макроскопических частиц угля в торфяных залежах болот двух модельных территорий, расположенных на юге Архангельской области Устьянское плато, средняя тайга) и на северо-востоке Рязанской области (ландшафтная область предполесья, предваряющей Мещерскую полесскую низину, хвойно-широколиственные леса), проведено сопоставление с изученными ранее данными анализа макрочастиц угля в торфяных кернах из болот в Рязанской и Тульской областях и создана интегральная модель истории лесных пожаров за последние 9000 кал. лет с помощью программного пакета «Paleofire» (Blarquez et al., 2014). Полученные данные сопоставлены с основными климатическими изменениями в голоцене и признаками антропогенных изменений растительности.
Создан каталог мета-данных всех имеющихся природных палеоархивов в хранилище Института географии РАН. Архивы (керны донных отложений, ледниковые керны, образцы лессовых отложений, древесно-кольцевые образцы, образцы тефры, образцы из археологических памятников) содержат информацию об изменении условий и возрасте различных геосистем в конце четвертичного периода.
Организационные и инфраструктурные преобразования:
В составе отдела гляциологии создана специализированная лаборатория по исследованию ледниковых кернов.
Образование и переподготовка кадров:
При непосредственном участии сотрудников лаборатории разработаны и внедрены учебные дисциплины на факультете Географии и геоинформационных технологий НИУ ВШЭ. Учебная дисциплина «Земные сферы» в разделе криосфера включает в себя ряд теоретических и практических занятий, проводимых непосредственно в лаборатории. Учебная дисциплина «Изменения природной среды в прошлом и методы Палеогеографии» фактически проводится на базе лаборатории при участии большинства научных групп.
Ряд методических подходов, а также примеры и данные для работы на семинарах дисциплины «Математические методы, анализ и визуализация данных в изучении природных систем» получены в рамках проекта.
За время реализации проекта сотрудники лаборатории защитили 4 диссертации на соискание ученой степени кандидата наук и 1 диссертацию на соискание степени доктора наук.
Сотрудничество:
- Арктический и антарктический научно-исследовательский институт, Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук, Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова Российской академии наук, МГУ имени М.В.Ломоносова (Россия): совместные исследования и публикации. Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН.
- Британская Антарктическая служба (Великобритания), лаборатория геофизики окружающей среды Университета Гренобль-Альпы (Франция), Институт Пола Шеррера (Швейцария).
